移动荷载作用下长大纵坡沥青路面力学响应分析

为了研究结构层参数对长大纵坡沥青路面结构力学性能和路用性能的影响作用,采用有限元软件建立了移动荷载模型及长大纵坡沥青路面结构三维有限冗模型,分析了移动荷载作用下,面层、基层竖向压应力、最大剪应力、层底拉应力随各结构层厚度、模量及结构层组合的变化规律。结果表明：面层模量的增加在提高路面抗车辙性能的同时会降低其抗疲劳开裂性能;增大基层模量可以提高面层抗疲劳性能,但同时增加了基层层底拉应力,降低了基层抗疲劳性能;对于刚度较大的半刚性基层,面层厚度取低值可以增强长大纵坡沥青路面的抗车辙性能,基层厚度对于路面结构抗车辙性能影响较小;面层与基层模量比值在0．8～1．1范围内变化时,对长大纵坡沥青路面结构受力较为有利。     

高等级沥青混凝土路面抗剪性能影响因素研究

运用多层弹性体系理论,以 GAMES 软件为力学分析工具,考虑路面结构层厚度、基面层模量及层间状态等因素,分析沥青路面抗剪性能的变化规律。结果表明：沥青路面剪应力峰值受面层厚度和基层厚度影响不明显,通过增加面层厚度和基层厚度提高路面抗剪性能加重了经济成本,收效甚微;面层内剪应力峰值随基层模量增加而减小,但变化不明显,说明增加基层模量对沥青路面抗剪性能的提高作用不大;上面层与中面层模量比越大,上面层内剪应力峰值越大,且这种影响较为明显;在层间粘结减弱的过程中,面层内最大剪应力峰值随之减小。     

重载交通下交叉口路段沥青路面结构抗剪强度研究

为了研究重载交通下交叉口路段沥青路面结构抗剪强度指标,采用ANSYS有限元计算软件分析了不同月份下重载对交叉口路段剪应力、剪应变的影响,并给出了交叉口路段抗剪强度指标的确定方法。结果表明,路面结构在高温、重载作用下更容易受到剪切破坏,且高温对剪应变的影响显著大于剪应力;交叉口路段容许抗剪强度随轴载的增加而增加;中面层要求的容许抗剪强度最大,与剪应力分析时中面层所受到的剪应力最大相对应;在进行路面结构设计时,不能单一的将沥青层视为整体确定其容许抗剪强度,这样往往会造成某一层位出现早期的剪切破坏或材料性能的浪费。     

面层模量对沥青路面结构受力特性影响分析

面层模量是沥青路面结构设计的重要参数。为分析面层模量对沥青路面结构受力特性的影响,采用有限元软件计算各面层模量变化、模量比对典型半刚性基层沥青路面结构层底拉应变、面层内部剪应力、基层层底拉应力和土基顶压应变等力学特性的影响。分析结果表明:各面层模量对沥青路面结构的受力有显著影响,路面结构设计时应综合考虑选择各面层模量及面层之间模量比。     

新型防裂基布应用于新疆公路养护工程的效果研究

基于疲劳和现场足尺抗裂性能试验,对新型防裂基布的抗疲劳和抗裂性能进行试验验证,同时对新疆半刚性基层沥青路面养护工程中已使用新型防裂基布和未使用防裂基布路段的路面破损指数、平整度指数、车辙指数、裂缝率等进行对比分析,评价使用新型防裂基布路段沥青路面的使用性能;对使用新型防裂基布路段沥青路面钻取芯样进行抗剪切试验,分析沥青面层的层间结合情况。结果表明,使用新型防裂基布路段的防裂效果较好,防裂基布能有效延缓沥青路面反射裂缝的发展;使用防裂基布能保证面层和基层层间结合良好。     

半刚性基层沥青路面动态应变响应模拟分析

为研究半刚性基层沥青路面的结构动态应变响应规律,依托工程项目开展动态应变实测,并基于ABAQUS进行了三维动态仿真试验,对结构各层的应变响应规律进行对比分析。结果表明,最大纵向及横向拉应变均出现在冷再生层底部,说明疲劳开裂最可能在此产生。面层与基层间接触接近于滑动条件,可能是由于裂缝处面层与半刚性基层间产生了脱空。实测与数值仿真所得各层动态应变规律较为一致,说明动态应变测试方法能较好地反映沥青路面的真实应变响应,可为半刚性基层沥青路面结构设计与性能评价提供依据。     

真实条件下CRCP温度应力通用解析解

针对现有CRCP温度应力分析方法不能充分反映CRCP真实受力条件的弊端,提出了考虑CRCP各板段实际受力情况的全路段整体迭代思路。通过对CRCP微分单元的分析,推导了考虑钢筋与混凝土间及混凝土与地基间非线性粘结-滑移关系的温度应力通用解析解。利用该解析解,在全路段范围内进行迭代求解,可以计算CRCP内任一点由温度变化所引起的应力、位移。     

具有良好耐久性能的半刚性基层沥青路面工程实践与探讨

河(源)龙(川)高速公路路面为典型的半刚性基层沥青路面,通车运营近5年来,路面状况良好,几乎没有出现坑槽、车辙、唧浆、开裂等病害,有效解决了半刚性基层沥青路面反射裂缝的质量通病,具有良好的耐久性能。分析了该项目的半刚性基层设计强度和实际施工强度指标、基层裂缝处治措施以及沥青面层集料备料技术、目标配合比设计、沥青混合料主要技术指标及竣工验收指标,对耐久性半刚性基层沥青路面的设计和施工提供参考。     

对两种复合式基层沥青路面剪应力的分析与思考

复合式基层沥青路面为当前的主要新型路面结构形式,其主要结构特点为基层采用碎石上基层并在其下下卧半刚性基层。剪应力为路面结构的主要力学响应之一,尤其对于高温地区应引起重视。为深入分析复合式基层沥青路面在面层内的剪应力分布情况,选取该类路面的两种不同结构,采用壳牌设计软件BISAR 3.0为计算工具,并用MATLAB 7.0软件将计算结果进行三维化处理,对两种结构的剪应力分布及等值线图进行了全面的比较和分析。结果表明:剪应力通常于中面层深度范围内达到峰值,并在基面结合处达到二次峰值;厚沥青面层有助于降低沥青路面的整体剪应力水平。     

泡沫沥青现场冷再生基层沥青路面使用状况调查分析

通过对泡沫沥青现场冷再生基层沥青路面的使用状况进行调查,分析了各车道的病害状况和病害形成原因,现场调查结果表明：将部分面层和部分基层再生后作为维修后路面结构的基层,较彻底地消除了基层的病害,在一定程度上恢复了路面整体的承载能力,但同时加铺混合料的高温稳定性和抗水损害能力对再生基层的性能影响较大,现场冷再生基层沥青路面的结构组合形式和结构厚度也需要进一步研究。     

一种新型的沥青路面水损害特征分析及处治对策

搓板现象是沥青路面水损害的一种新型病害形式。通过在某高速公路搓板路段进行现场观测、钻芯取样并测定基层强度和弯沉,分析得出搓板现象的形成是基层和沥青面层在降水、行车荷载综合作用下的结果,并提出了搓板路段的处治方案。     

基于动力特性的典型沥青路面性能评价与结构优化

为研究动态荷载作用下沥青路面的力学特性及其使用性能,以Abaqus有限元软件为平台,建立沥青路面三维有限元动力分析模型,对比分析3种典型沥青路面结构的动力行为特征,进行路面性能评价,并开展沥青路面的结构组合优化分析。研究结果表明:随基层厚度增加,各动力响应量表现为路表弯沉、底基层层底应力和路基顶压应变逐步递减;面层层底应变和层间剪应力逐渐减小,并且随厚度增加,其变化逐渐减弱;当基层厚度20cm,底基层承担较大弯拉应力,随基层厚度增大,基层逐渐成为主要承重层;半刚性路面(S1)整体刚度大,并能较好地抑制沥青层开裂及路基永久变形,倒装式路面(S2)的各项动力力学指标均处于不利状态,组合式路面(S3)的沥青层剪应力指标最优;采用动力指标与结构参数之间的正、负相关性及其显著性分析方法可更直观判别路面结构优化方向,为改善路面受力状态,对S1结构应提高基层厚度、降低面层模量,对S2结构应提高基层厚度,对S3结构应提高基层厚度与面层模量。     

连续配筋混凝土路面试验路研究

为了推广连续配筋混凝土路面（CRCP）的使用，在107国道许昌境内和210国道铜川境内修筑了不同结构的CRCP试验路，实地考察了CRCP的路用性能，使用标准轴载车进行了弯沉与应力测试,结果表明CRCP传荷能力强，整体强度高，承载能力大。通过对CRCP试验路裂缝的跟踪观测，调查分析了横向裂缝宽度，间距和发展情况，并对横向裂缝间距的概率分布模型进行了检验，初步验证裂缝间距符合对数正态分布。试验路研究表明CRCP的使用和结构性能都优于普通混凝土路面，适用于重交通高等级道路，在水文地质不良等特殊路段更有显著优势。     

超薄沥青路面面层参数影响分析及合理化取值研究

超薄沥青路面结构是采用较厚的、高强度的半刚性基层和超薄沥青混凝土面层组成的沥青路面结构。由于在高等级公路中应用很少,其力学响应的研究尚属空白。从考察超薄面层模量及组合、面层总厚度及组合对超薄沥青路面结构的各项力学指标的影响入手,通过分析路面材料参数对路面结构整体及局部受力的影响,确定材料参数的影响程度及合理化取值。     

温拌阻燃沥青混凝土路面性能加速加载试验模拟分析

为了解温拌阻燃沥青混凝土路面实际使用效果,通过小型加速加载设备分别对4种不同沥青路面结构进行加速加载试验研究。4种路面结构包括:在水泥混凝土刚性基层上分别铺筑温拌阻燃沥青混凝土面层和热拌沥青混凝土面层,在水泥稳定碎石半刚性基层上分别铺筑温拌阻燃沥青混凝土面层和热拌沥青混凝土面层。在不同的加载阶段测试了各种沥青路面的抗车辙性能、抗滑性能、降噪性能以及力学性能,对比分析了半刚性基层与刚性基层上沥青路面的路面性能。研究结果表明,随着加载次数的增加,各种沥青路面的车辙深度会逐渐增加,抗滑性能指标和吸声系数会有所衰减,但仍具有良好的抗车辙性能、抗滑性能和降噪性能;温拌剂和阻燃剂不会影响这几种沥青路面性能,车辙深度和抗滑性能指标仍能满足技术规范要求,温拌阻燃沥青混凝土路面具有较好的降噪性能;抗压回弹模量和劈裂强度随着加载次数的增加呈现出先增大后降低的变化规律,并且温拌阻燃沥青混凝土的抗压回弹模量和劈裂强度都低于热拌沥青混凝土的,温拌剂和阻燃剂对沥青混凝土的力学性能有一定的影响。选择半刚性基层能够使路面更容易压实,并且有更好的路用性能。     

福建省高速公路沥青结合料性能等级研究

为了指导福建省高速公路沥青结合料选择,搜集、分析了福建省8个地区的气候和交通荷载数据,采用SHRP、LTTPbind2.1和LTTPbind3.1共3种沥青路面温度模型分别计算了福建省沥青路面典型结构温度,按照PG性能等级标准计算得出各种条件下沥青结合料性能等级。结果表明:(1)3个温度模型计算的低温性能等级基本一致,且与工程实际较为吻合;(2)3个温度模型计算的高温性能等级差异较大,LTTPBind 3.1温度模型确定的高温性能等级最高,而SHRP温度模型确定的沥青结合料等级最低。对于高温性能等级,LTTPBind 3.1温度模型比SHRP温度模型得到的结果高1-2级;LTTPBind 3.1温度模型与LTTPBind 2.1温度模型的结果相当或偏高1个等级;(3)SHRP温度模型计算得到的沥青结合料高温性能等级明显低于工程实际,LTTPBind 2.1温度模型得到的一般路段的中面层高温性能等级低于工程实际,而LTTPBind 3.1温度模型得到的结果与工程实际较为吻合,建议结合LTTPBind 3.1温度模型计算结果和已有工程经验,综合指导福建省沥青结合料性能等级选择;(4)福建省高速公路沥青路面沥青结合料的选择过于单一,没有考虑温度、交通荷载条件进行合理选择,这可能会造成中、重交通的一般路段和长大纵坡路段沥青结合料高温性能不足;(5)针对福建省的中、重交通的一般路段和长大纵坡路段分别提出了沥青结合料的选择原则和建议。     

高温条件下沥青路面结构剪应变分析

为了研究福建省新型沥青路面结构抗高温车辙性能,采用BISAR模型,结合福建省沥青路面高温数据,计算了沥青混合料动态模量和两种路面结构的沥青层剪应变。结果表明:沥青路面温度场变化非常大,其中层位越浅,受大气温度影响越大,温度变化也越大,1 d中沥青温度沿深度方向出现等温的情况是非常短暂的,沥青路面设计规范中假定的15℃或20℃等温状态在实际路面中很难存在;沥青路面温度场的变化影响沥青混合料模量值及沿深度方向的分布,在20:00—8:00各沥青层模量沿深度方向降低,此时较为符合现行设计规范中推荐各层模量的变化趋势,但是在其他时间段则不符合这一趋势;不同时刻沥青路面结构内部剪应变水平、剪应变分布及结构最大剪应变层位会有较大的变化,采用静态、单一条件下剪应变分析结果难以全面认识路面剪切破坏机理;不同结构剪应变的温度敏感性不同,在高温条件下半刚性结构的剪应变温度敏感性高于新型结构,而且气温≥30℃、路表温度大于36℃的条件下,新型结构最大剪应变值、应变90%~100%区间均低于半刚性结构,说明新型结构沥青路面抗高温车辙性能优于半刚性结构;新型结构的结构最大剪应变及应变90%~100%区间主要分布在中面层,因此在福建省中面层要求采用SBS改性沥青非常关键,同时对于重载、超载车较多的路段,应变90%~100%区间、80%~90%区间到达下面层(新型结构的上基层)的上部,因此建议福建省新型结构的上基层第1层8 cm ATB-25采用50#或30#沥青。     

基于均匀设计的刚性基层沥青路面破损机理三维有限元分析

利用均匀设计软件对影响沥青路面结构安全性能的参数进行组合,采用有限元方法分析刚性基层路面应力分布情况;利用路面疲劳损伤潜在指数APPDI3D云图及应力状态组合形式研究刚性基层沥青路面结构的破坏模式,在重点分析面层最大APPDI3D对应的主应力组成方式的同时,提出APPDI3D与面层厚度和模量、基层厚度和模量、底基层厚度和模量、路基模量7个因素之间的关系。结果表明,车辙、top-down裂纹为刚性基层沥青路面早期破坏的主要模式;刚性基层沥青路面的应力组成形式为压剪应力、拉剪应力及拉-压复合剪切应力;通过回归分析得到的APPDI3D与7个因素之间的关系能很好地预测拟建路面结构的安全性能,为拟建或在建多面层路面结构设计提供理论依据。     

广肇高速公路沥青路面车辙病害成因分析

沥青路面的车辙是当前主要的路面结构破坏形式之一。通过对广肇(广州—肇庆)高速公路车辙病害的调查,结合现场检测及室内试验,从路面基层强度、路面施工质量控制及施工变异性、沥青面层混合料高温稳定性等方面,分析了广肇高速公路沥青路面车辙病害成因。     

基于时间硬化蠕变模型的组合式基层沥青路面结构车辙分析

为了研究组合式基层沥青路面的车辙性能,借助ABAQUS的时间硬化蠕变模型,计算了在连续变温条件下3种不同形式的组合式基层沥青路面结构的温度场和车辙深度。结果表明:通过ABAQUS定义热学参数,接入太阳辐射和路表热对流子程序,能较好地模拟沥青路面结构的温度梯度变化;随着路面深度增加,温度波动滞后时间逐渐增加,路面结构的平均温度在16:00达到最大值;竖向变形最大值位于路表面双轮轮隙中心,横向变形最大值位于中面层中部,由于中面层的横向迁移,在轮迹带两侧产生了隆起变形;通过合理的结构设计,厚式沥青层组合基层结构不会出现严重的车辙现象;ATB下面层、级配碎石上基层和水泥稳定碎石底基层的组合式基层沥青路面结构,其车辙深度最小,且能改善路面内部排水,延缓反射裂缝的产生。