贫混凝土基层沥青路面荷载应力有限元分析

为了研究贫混凝土沥青路面受力在不同路面结构和材料参数下的状况,通过三维有限元数值分析方法,分析了面层厚度、面层模量、应力吸收层厚度、应力吸收层模量和裂缝宽度对贫混凝土基层沥青面层层底应力的影响。路面结构计算与分析表明：在贫混凝土基层-沥青面层复合式路面结构中,适当增加沥青面层厚度对防治反射裂缝十分有效,而通过提高沥青面层强度的方法来减少反射裂缝效果不明显;一定厚度和模量的应力吸收层能有效降低沥青面层底面应力水平;贫混凝土基层裂缝宽度对沥青面层底面受力具有较大的影响。     

贫混凝土基层沥青路面温度应力数值分析

为了探讨贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度应力状况,利用三维有限元数值方法,分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量以及基层缩缝宽度对沥青路面温度应力的影响。结果表明:沥青面层厚度对路面温度应力有显著影响,但沥青面层模量对路面温度应力影响不明显;贫混凝土基层厚度和模量对温度应力影响不显著;基层缩缝宽度对路面温度应力有显著影响。适当增加沥青面层厚度对延缓反射裂缝十分有效,适当增加沥青面层模量对延缓反射裂缝只起到较小的作用;改变贫混凝土基层的厚度、模量对延缓反射裂缝作用不明显;适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著。     

底基层结构特性对沥青路面反射裂缝的影响

采用三维有限元静力分析方法,计算分析了在贫混凝土基层上加铺沥青面层的复合式结构在行车荷载作用下应力随底基层模量、底基层厚度的变化情况,从理论上研究了不同底基层模量、不同底基层厚度对沥青面层反射裂缝的影响,阐述了底基层模量和厚度对沥青面层荷载应力的重要作用,提出了在结构层厚度一定的情况下,底基层最佳模量的取值范围。     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。     

连续配筋混凝土路面纵向配筋方法分析

纵向配筋是修筑CRCP的关键技术,也是制约其推广应用的主要问题.针对CRCP和CRC+AC复合式路面的结构特点和现有研究的不足,对现行规范中CRCP的纵向配筋方法进行了分析.运用传热学理论和有限元法,研究了CRC+AC复合式路面沥青混凝土面层的温度效应,计算和分析了沥青混凝土面层温度效应对CRC+AC复合式路面纵向配筋率的影响规律.研究结果表明:现行规范中横向裂缝平均间距和缝隙平均宽度的计算公式不够科学和合理,对温度效应考虑也不够全面,与实际不符;建议目前仍按2002版规范为依据进行纵向配筋设计;CRC+AC复合式路面沥青混凝土面层的厚度在不小于4 cm时能起到隔热作用,并对纵向配筋率可以起到折减作用;CRC+AC复合式路面沥青混凝土面层厚度为10 cm时,纵向配筋率可减小0.06％.研究成果对CRCP和CRC+AC复合式路面的合理设计和推广应用有重大意义,也可为公路水泥混凝土路面设计规范的重新修订提供重要参考.     

水泥混凝土加铺层贫混凝土基层荷载应力分析

为了分析贫混凝土基层水泥混凝土路面结构的基层和新铺水泥混凝土板的应力情况,以清远~连州一级公路为依托,通过三维有限元分析方法,分析了贫混凝土基层模量、贫混凝土基层厚度、原路面作底基层后的等效厚度和模量以及荷载大小等对新水泥混凝土板和贫混凝土基层板荷载应力的影响。路面结构计算与分析表明:随贫混凝土基层模量的增加,贫混凝土基层板底拉应力逐渐增大,新板板底拉应力逐渐减小;贫混凝土板厚变化在允许的范围内,并不影响按平均板厚计算得到的荷载应力值,设计时可按照平均厚度计算;底基层等效厚度和模量的变化对新加铺水泥混凝土板底部拉应力的影响不显著;荷载的增加是造成荷载应力增加的重要因素,故必须严格控制超载现象。     

CRC+AC复合式路面荷载应力分析

针对CRC+ AC复合式路面结构的特点和现有研究的不足,运用力学理论和有限元法,建立了基于裂缝模式的CRC+ AC复合式路面的有限元模型,确定了不同裂缝间距下CRC+ AC复合式路面的临界荷位,分析了模量、配筋率、配筋位置等因素变化下,结构层厚度与CRC层最大主应力之间的关系.研究结果表明:临界荷位可能出现在横向裂缝边缘的中部和纵向自由边中部；AC层的模量增加40％左右与AC层的厚度增加1 cm作用基本等效；CRC层的模量减少8.5％左右与板厚增加2 cm的作用基本等效；配筋位置对板内荷载应力的影响不大,建议布筋位置在CRC层的1/2处；基层的模量和厚度对荷载应力的影响较大,模量增加25％板内荷载应力约减小4％.研究结果可为CRC+ AC复合式路面的合理设计提供参考依据.     

AC+CRC复合式路面温缩反射裂缝的疲劳扩展

为了深入研究AC+CRC复合式路面在温缩应力作用下的反射裂缝疲劳扩展规律,基于扩展有限元(XFEM)方法和能量释放率改进型Paris公式,对AC+CRC复合式路面温缩型反射裂缝疲劳扩展过程和影响因素进行了动态模拟和分析,得到了温缩应力循环作用次数与沥青面层内裂缝长度的关系和裂缝尖端能量释放率变化规律。结果表明,连续配筋混凝土基层温度变化较小时,可降低裂缝尖端能量释放率,延长面层疲劳寿命;沥青面层疲劳寿命随着基层配筋率提高而延长,有效抵抗裂缝扩展的面层厚度增加;能量释放率极限值较高的沥青面层疲劳寿命较长,抵抗反射裂缝扩展的能力增强。     

复合式路面温度场分布与温度应力分析

PCC AC复合式路面是一种“刚柔相济”的路面结构形式。沥青混凝土上面层的存在,使得PCC AC复合式路面水泥混凝土板的温度应力与普通水泥混凝土路面的温度应力有较大的不同,并且沥青混凝土层厚度的大小直接影响水泥混凝土板的温度应力的大小。结合尉氏~许昌高速公路项目的实施,重点分析了PCC AC复合式路面的温度场分布与温度应力。     

不同降温速率下两种应力吸收层对复合式路面的适用性

大量研究表明,在水泥混凝土基层上加铺沥青混凝土面层修筑的复合式路面,可以克服水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的缺点,集两种路面结构的优点。但根据美国俄亥俄州交通厅对已建成CC-AC复合式路面的复合式病害调查结果显示,复合式路面易产生的病害为反射裂缝。国外相关研究表明,采用应力吸收层技术可以解决此问题。基于有限元分析软件ANSYS,建立了复合式路面结构的三维模型,分别采用ISAC应力吸收层及低模量沥青混凝土应力吸收层两种应力吸收层,对不同初始温度复合式路面在不同降温速度下产生的温度应力进行了仿真分析,得出低模量沥青混凝土应力吸收层在防止放射裂缝方面要优于ISAC应力吸收层。     

级配碎石基层沥青混凝土路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青混凝土路面结构层位功能,就沥青混凝土面层厚度、级配碎石基层厚度和模量3个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青混凝土路面进行非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9 cm时面层剪应力最不利,12 cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30 cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;当增大基层模量时,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

复合式路面沥青混凝土层压缩量研究

复合式路面结构复杂,上为沥青混凝土层(AC),下为水泥混凝土板(CC).为能够利用FWD对其进行结构评价,采用弹性层状分析程序(BISAR)建立结构模型,从整个设计参数范围、不同层间状态出发,对沥青混凝土层压缩量进行系统研究.结果表明,AC层荷载中心处的压缩量d0主要取决于AC层的厚度与模量,CC板和基层的厚度、模量及其界面情况影响可以忽略不计,由此从不同的层间状态回归出d0与其敏感参数相关的函数关系式,并通过三维有限元计算验证了该关系式是准确可靠的.最终根据此关系式对AC/CC复合式路面剩余寿命进行了预估,从而为复合式路面结构评价及其沥青混凝土加铺层设计提供依据.     

城市地下道路温度场分布特性研究

连续配筋混凝土板基层加铺沥青混凝土面层的复合式路面结构被广泛用来作为城市地下道路长寿命路面结构使用,而连续配筋混凝土板对温度应力敏感度高。文中通过实时监测研究了城市地下道路温度场空间分布特性和时间分布特性,借助有限元分析软件,研究了地下道路面层、基层的温度应力分布规律。发现城市地下道路结构层厚度对温度应力影响较大,通过合理设计城市地下道路结构层厚度组合,可以有效降低结构内温度应力。     

基于正交理论的硬质沥青混凝土路面力学指标分析

为进一步了解硬质沥青混凝土路面的力学响应,采用正交分析方法分析中面层模量、中面层泊松比、下面层模量和面层厚度组合变化对沥青混凝土路面路表弯沉值和最大层底弯拉应力的影响.分析结果表明,面层厚度组合和中面层模量对路表弯沉值和最大层底弯拉应力的影响很大,增加沥青混凝土层厚度、提高中面层模量能够减小层底拉应力和路表弯沉值.硬质沥青混合料具有较高的模量,能提高沥青混凝土路面的整体力学性能.     

沥青混凝土温度应力影响因素分析

通过试验路观测沥青道路结构内实际温度值,总结道路结构内实际温度分布情况及变化规律。在此基础上建立低温下沥青混凝土道路热—结构耦合三维有限元模型,分析降温幅度、沥青面层及基层参数对沥青混凝土路面温度应力的影响规律。此外,还考虑了沥青面层与基层间的接触状况对温度应力的影响。结果表明:降温幅度的变化对道路结构内所引起的温度应力产生的影响最大;沥青面层模量及面层温缩系数的变化对结构内的温度应力影响较大;而沥青面层厚度、基层厚度及基层模量的变化对结构内的温度应力影响都有限,当这些参数值发生变化时,温度应力基本保持不变;层间接触状态的变化对路面结构的力学响应有一定的影响,特别是层间接触状态不同的接触界面。     

AC＋CRC复合式路面温度应力的有限元分析

基于传热学基本原理,采用有限元软件ABAQUS,建立了温度荷载作用下AC＋CRC复合式路面结构三维有限元模型,探讨了横向裂缝间距、AC层厚度及模量、CRC板厚度及模量、配筋率等路面结构参数对复合式路面结构温度翘曲应力的影响规律。分析结构表明,温度荷载下横向应力接近主应力,应予以重点考虑。路面板宽度、厚度及温度梯度与板内最大主应力关系密切,配筋率、粘结刚度系数对纵向拉应力影响也较大。研究结果可为AC＋CRC复合式路面结构设计提供一定的理论依据。     

玄武岩纤维筋连续配筋复合式路面荷载应力分析

运用 ABAQUS 有限元软件,建立了基于弹性地基双层板模型和裂缝模式下的玄武岩纤维筋连续配筋复合式路面荷载应力有限元模型,提出用粘结单元定义裂缝接触面的法向和切向接触本构行为,即用裂缝剪切刚度来模拟裂缝间的嵌锁作用。通过分析确定了不同裂缝间距下复合式路面的临界荷位---纵向自由边中部,并比较了 BFRP筋和钢筋两种配筋条件下混凝土板应力随 AC 层厚度、CRC 层厚度、筋位置、配筋率及裂缝剪切刚度的变化规律。计算结果表明,2种配筋条件下混凝土板应力值随参数变化规律相似,应力值基本相等,这为 BFRP筋应用于 CRC ＋AC 复合式路面提供了理论依据。     

基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响分析

基于有限元软件ABAQUS,建立沥青混凝土路面结构三维有限元模型,分析了基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响。揭示了基层厚度、基层模量和基层与面层或底基层接触条件变化,对路表弯沉、面层层底拉应力和基层层底拉应力等路面力学响应量的影响规律;结合正交试验,提出了在基层结构参数中,路表弯沉受基层厚度影响显著,面层层底拉应力受基层与面层之间的接触条件影响最为显著,基层层底拉应力受基层模量影响显著。     

地下道路复合式路面结构力学分析

通过对地下道路复合式路面结构的分析,建立了地下道路沥青砼面层（AC）＋连续配筋砼基层（CRC）复合式路面的有限元分析模型,分别对路表回弹弯沉、沥青层底面弯拉应变（力）、沥青层内及沥青层底最大剪应力、CRC层底荷载应力、路基顶面压应变等力学指标进行分析,进而提出了最佳的复合式路面结构层厚度,使地下复合式路面能更好地适应其使用场所。     

水泥混凝土轮迹路面结构受力分析

水泥混凝土轮迹路面板底拉应力严重影响其使用寿命,采用有限元数值模拟技术对板底拉应力分布进行了分析。首先通过对比七种荷位下的板底最大拉应力,确定了水泥混凝土轮迹路面的临界荷位。以此为基础,分析了基层厚度、土基模量、面层与基层模量、板宽、板长及板厚对轮迹板底拉应力的影响规律。在综合考虑地区特点与造价的基础上,固定基层厚度、土基模量、面层模量与板宽后,对板长、板厚与基层模量进行合理的设计与施工将可以有效降低轮迹板底最大拉应力。