移动荷载作用下半刚性基层沥青路面动响应分析

在我国公路体系中,沥青路面占到95%以上。随着交通量、承载量的日益增加,沥青路面长期承受车辆荷载的重复作用,其路面结构将产生裂缝、车辙、坑槽等病害,严重影响路用性能和使用寿命。因此,研究沥青路面结构在移动荷载作用下的力学行为,分析破坏特征及破坏机理,对预防和治理路面破坏具有重要的指导意义和应用价值。本文利用ABAQUS有限元软件建立了半刚性基层沥青路面的三维模型,分析了移动荷载作用下路面结构的动力响应。研究表明,在移动荷载作用下,路面结构各层的应力应变均呈现波动性和瞬时性特征。     

重荷载作用下橡胶沥青面层结构的三维非均布动力响应分析

为了掌握重型移动车辆荷载作用后橡胶沥青路面的力学响应,文章首先基于路面平整度车辆振动因素选取了1/4动力学模型作为重载车辆模型;而后,基于路面结构、边界条件、材料参数等条件,建立在非均布移动重荷载作用下,橡胶沥青路面的三维瞬态动力学有限元模型;最后,基于有限元模型给出橡胶沥青路面在移动重型车辆荷载作用下的动力响应时程变化规律和空间分布规律。结果表明,橡胶沥青路面结构的力学响应呈波动性及正负交替变换,横向、竖向的应力应变先迅速增加后减小,荷载离开后留有一定的残存变形,下部应变比上部应变恢复得快;纵向应力始终为负,且在中下面层中,移动车辆荷载出现了微小波动;橡胶沥青路面吸收应力应变的能力比普通沥青路面强。     

温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。     

移动荷载作用下沥青路面三维有限元分析

针对交通移动荷载引起的沥青路面结构破坏问题,采用竖向静载及移动荷载,利用三维有限元数值法对移动荷载作用下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律与静力学响应进行了对比分析。结果表明,在移动荷载条件下,半刚性路面结构的竖向位移及竖向压应力较静载相比呈现不同程度的下降。     

城市交叉口路面结构的力学响应及车辙防治

为揭示城市道路交叉口车辙形成机理,采用有限元模拟的方法,分析城市道路交叉口区域路面结构在温度-荷载耦合作用下,轴载作用次数、温度、水平荷载、移动荷载等因素对沥青路面力学响应的影响,并提出相应的防治建议.     

基于温度场的BRT沥青路面结构永久变形特性分析

为揭示BRT沥青路面结构在温度场和公交车移动荷载联合作用下的永久变形特性,依托兰州BRT沥青路面工程,采用数值模拟方法建立沥青路面结构力学分析模型,通过Fortran语言编写用户子程序,引入夏季BRT道路实际温度场,研究了夏季BRT重复荷载作用下温度场与车速对路面结构永久变形的影响,并解释了其作用机理。结果表明,夏季BRT沥青路面结构易发生失稳性车辙;相较于BRT车辆作用的频次,温度对沥青路面永久变形的影响更大;上、中、下面层的凹陷和隆起变形均随车辆速度的增大而减小,且不同行车速度下,中面层的变形值大于上面层和下面层,为延缓BRT沥青路面结构永久变形的产生和发展,应在合理提高公交车车速的同时,重点关注中面层的抗变形能力,并加强面层之间的黏结力。     

基于加速加载试验的半刚性基层沥青路面动力响应

为了了解移动车辆荷载作用下半刚性基层沥青路面结构动力响应规律,修筑足尺试验场,采用置入式应变传感器,检测加速加载设备在车轮荷载作用下的面层底部动力响应,研究了面层底部横向分布以及轴重和温度对路面结构动力响应的影响。结果表明:移动车轮荷载下,面层底部纵向弯拉应变呈拉压应变交变状态,荷载位置仅影响其数值大小;横向弯拉应变比较复杂,胎冠下部呈现拉应变状态,2个轮胎之间及轮胎外侧呈现压应变状态,胎肩位置呈现拉压应变交变状态;面层底部弯拉应变无法充分反映超载车辆对路面的破坏作用;温度对路面结构的动力响应影响显著,30℃、40℃和50℃下沥青路面动力响应分别为常温状态下的3倍、8.9倍和13.3倍。     

基于ABAQUS的水洗灰沥青路面力学性能研究

垃圾焚烧水洗飞灰沥青混合料可以实现垃圾焚烧飞灰资源化利用,体现道路的节能减排设计理念,而沥青路面的力学性能是衡量道路寿命的关键。以某依托工程为基础,在大量实验基础上应用有限元软件ABAQUS,建立沥青路面结构动力响应的三维有限元模型,采用有无对比法分析在移动荷载作用下路表弯沉、层底弯拉应变、层底剪应变等空间分布和位移、应变与时间的关系,得到各层底竖向位移U2时程曲线、应变LE22时程曲线、纵向剪应变LE23时程曲线和最大值。研究表明:与普通沥青相比在移动荷载作用下,水洗灰沥青路面可提高沥青路面结构强度、高温抗车辙能力;降低沥青路面的路表弯沉、低温性能,为实现垃圾焚烧飞灰资源化利用提出了一种新的思路。     

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。     

基于沥青路面早期水损害的水-荷载耦合CT扫描试验和力学响应分析

为了研究在水-荷载耦合作用下沥青混合料试件的压缩疲劳破坏过程及其沥青路面结构的动力响应,借助CT扫描技术和图像处理技术,进行了无水和饱水沥青混合料的宏观和微观破坏初步对比分析,定量分析了破坏前后沥青、集料和空隙的变化情况.根据多孔介质理论,对广西典型半刚性沥青路面结构进行了ABAQUS建模和FLAC-3D的计算,分析了无水和饱水两种情况下的力学响应差异.结果表明:沥青混合料试件从无水向饱水转化时,破坏模式从压裂转变为剪切破坏模式;在行车荷载作用下,饱水沥青路面与其无水情况下力学响应特性的不同主要集中在沥青面层深度范围内;相对于无水情况,饱水情况荷载效应作用时间将会成倍增加,且沥青面层拉应力出现激增,使沥青路面更容易产生结构性损坏;饱水情况下的沥青路面层底产生较大的先压后拉的横向应变,导致沥青路面过早产生疲劳开裂.     

路面雷达在沥青路面密度和压实度检测中的试验研究

提高沥青路面的压实程度是控制其工程质量重要措施之一。利用混合料的介电常数与其组成的固体、液态、气态三相体的介电常数的均方根和体积比的关系，通过常规的室内试验，得到介电常数与沥青路面密度、压实度之间的关系。利用该关系，可用路面雷达快速、实时地检测沥青路面的密实程度，从而实现对沥青路面的施工过程进行控制。     

振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性研究综述

沥青作为一种典型的黏弹材料,其黏弹性与路用性能密切相关,20世纪研究者们就开始关注并研究沥青的黏弹性。全面表征复杂条件下沥青的黏弹性,对于准确评价沥青路用性能具有重要的意义。实际应用中,沥青路面不可避免承受小幅及大幅振荡剪切荷载,沥青线性黏弹性与非线性黏弹性的研究同等重要,仅研究沥青线性黏弹性会导致沥青路用性能评价不准确。目前,基于稳态蠕变试验的沥青非线性黏弹性研究已基本成熟,但车辆对路面的实际作用模式为振荡剪切荷载,针对振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的研究尤为重要。大幅振荡剪切试验是材料非线性黏弹性测试的主要方法,已成功应用于胶体、悬浮液等领域,而关于大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的研究则刚刚起步。为促进沥青非线性黏弹性的研究,综述了国内外大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的测试方法、分析方法及本构模型,指出了现有大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性研究存在的问题,提出了未来沥青非线性黏弹性研究的建议。研究可为沥青非线性黏弹参数的确定、路用性能的评价及预测提供理论依据,同时为其他黏弹材料的非线性黏弹性研究提供一定参考。     

沥青路面的裂缝及预防

沥青路面裂缝问题是公路工程质量通病之一,沥青路面在堤防道路使用期开裂是普遍存在的问题。沥青路面在铺筑使用后会产生各种各样裂缝,由于路表水的浸入,裂缝量迅速增加,路基、路面承受不了超载车辆荷载的作用,加快路面的裂缝产生,大大缩短沥青路面的使用寿命。该文分析了产生沥青路面开裂的原因,并提出若干预防措施,可供同行参考。     

重载作用下典型路面结构动态响应数据采集与分析

通过在试验路埋设沥青应变仪、温度场传感器等路面响应监测设备,采集了荷载和环境因素作用下不同路面结构沥青层底动态应变响应,分析了动态应变响应特征和应变响应与路面温度、轴载的关系,比较了不同结构的沥青层底最大应变值,构建了路面结构沥青层底应变响应预估模型,揭示了不同路面结构在重载及温度耦合作用下的沥青层底动态应变响应规律。研究结果表明,随着轴载的增加、路面温度的升高,沥青层底最大拉应变增大;不同路面结构沥青层底应变响应变化与其结构组合、交通荷载及环境因素有关,表现出一定的重载和温度敏感性差异;在对比的结构中,组合式基层结构比永久性路面结构具有更小的沥青层底拉应变,传统半刚性基层结构在重载和较高路面温度下具有较大的沥青层底应变响应。     

两种典型沥青混凝土路面结构沥青层饱水状态动力响应三维有限元分析

水和动态荷载耦合作用是沥青混凝土路面发生水损害的主要原因.首先基于多孔介质理论,假定路面结构中的沥青混凝土材料为完全饱水的多孔介质材料,对两种典型路面结构--半刚性沥青混凝土路面、具有柔性基层的半刚性沥青混凝土路面分别建立了三维有限元模型;而后对比分析了两种路面结构在动态荷载作用下的竖向应力、竖向应变、孔隙水压力的空间...     

河北省高速公路沥青路面技术问题探讨

从1989年京石高速公路半幅48km建成通车,到2003年底,河北省高速公路总里程达1681km,其中98%以上为沥青混凝土路面。经过大体三个阶段的实践探索,河北省高速公路沥青路面技术不断完善,路面的结构耐久性和行车舒适性都有了很大的提高。但是,在高速公路沥青路面中仍旧存在行车道车辙,路面开裂等早期破损等技术问题需要解决。从河北省高速公路路面工程的实践经验出发,结合省外路面技术的最新发展,对进一步提高全省高速公路沥青路面技术提出了初步的建议。     

沥青—集料表面能参数及其对水损害影响

沥青混合料水损坏是沥青路面主要破坏形式之一。运用表面自由能理论来分析沥青混合料的水损害问题。表面自由能是指处于液体或固体表面的分子与它们处于内部时相比所具有的自由能过剩值。基于表界面理论,推导出沥青在矿料表面的黏附模型和水损坏模型;通过测得矿料和沥青的表面能参数指标带入模型分析得出,沥青在矿料表面的黏附趋势以及发生水损坏的趋势;讨论了沥青和矿料的表面能参数对黏附及水损坏的过程的影响,为沥青和矿料的匹配选择提供了更加科学的手段,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

沥青路面荷载型反射裂缝力学计算分析

该文为了探究开裂基层、旧路面结构上沥青加铺层开裂机理,并验证富沥青的沥青砂应力吸收层在防治沥青路面反射裂缝方面的作用效果,首先从建模入手,介绍了有限元模型的建立,继而分析确定了车辆轮载作用在沥青加铺层上的最不利位置,进一步分析了应力吸收层在防治沥青路面反射裂缝中的作用效果。     

沥青稳定基层沥青混凝土路面抗剪性能的理论分析

沥青稳定基层沥青混凝土路面是否会出现严重车辙,为人们所担忧。理论计算分析表明,在静力荷载作用下沥青层中最大剪应力发生在深度8 cm处,且随着基层厚度的增加剪应力降低,故采用沥青稳定柔性基层不会产生结构性车辙;当基层模量增大时,沥青层中下层剪应力反而增大;沥青混凝土面层采用高模量材料能有效降低剪切应变,而当采用复合基层时也有利于面层剪应力的减小。     

基于有限元法的混凝土梁桥沥青铺装结构力学分析

以高速公路混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装为研究对象,以弹性力学为理论基础,采用ANSYS有限元软件建立了混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装整体结构模型,将实体子午线轮胎模型运用到桥面铺装结构分析中,同时考虑了轴重和胎压对结构受力的影响,研究了多因素条件下混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装结构的应力敏感性,为复合桥面铺装结构设计提供参考依据。