山区高速公路爬坡路段车辙变形的有限元分析

针对坡面的荷载特性和路面的结构组合，采用3种典型车型和3种典型路面结构对路面响应应力与蠕变变形进行了三维有限元分析，研究结果表明，坡面荷载合力明显高于常规平直路段荷载；荷载接地压力的非均布效应非常显著；坡面上发生车辙变形的可能性比常规平直路段高25％以上，需要单独设计以防止车辙的发生。     

长大纵坡路段沥青路面车辙规律和影响因素

为了探明长大纵坡路段车辙的分布特征及影响因素,改善沥青路面的抗车辙性能,以铜黄高速公路为依托,调查了该公路的日平均交通量和长大纵坡路段的车辙病害。首先,通过测量不同长大纵坡路段的车辙深度,分析了车辙沿深度方向的分布特点;其次,通过开挖典型车辙断面,分析了车辙在路面结构层内的分布规律;再次,钻取了典型车辙病害路段的圆柱形路面芯样(芯样直径150 mm),并结合圆柱形试件车辙试验(CSWTT)结果,揭示了长大纵坡路段沥青路面车辙的分布规律和产生机理;最后,分析了纵坡坡度与坡长、行车速度、温度、沥青混合料材料特性等因素对长大纵坡路段车辙的影响,同时提出了改善沥青路面长大纵坡路段抗车辙性能的建议。结果表明:长大纵坡路段沥青路面的车辙主要分布于中、下面层;长大纵坡路段的车辙主要由压密变形和剪切流动变形组成,前者来自于行车荷载的碾压,后者则是由沥青混合料在多因素(重载、高温、慢速等)耦合作用下的抗剪切能力不足引起,且后者对车辙产生的贡献率更大;当其他条件相同时,坡长对车辙的贡献率高于坡度,当纵坡坡长较长(超过或接近临界坡长),坡度较大(3%)时,则车速降低最快,相应地,长大纵坡路段沥青路面车辙最为严重。     

高速公路长大纵坡路段抗车辙技术分析

沥青路面的车辙变形主要是由于沥青混合料在高温荷载作用下的变形引起的,山区长上坡路段高速公路沥青路面车辙是在交通荷载长时间作用、高温和重载的综合作用下产生的。通过对贵州地区高速公路路面车辙病害问题的调查,分析了高速公路长大纵坡路段车辙病害产生的原因,对长大纵坡路段车辙病害形成机理和解决措施进行了研究。研究结果表明,重载交通、坡度、低速行驶是导致高速公路长大纵坡路段车辙病害产生的主要原因,对于山区高速公路长上坡路段的路面结构设计需要从车道设计、沥青混合料设计、路面结构组合设计等方面进行单独设计,从而提高沥青路面结构的抗车辙能力,延长路面的使用寿命。     

重载交通沥青路面损坏模式分析

对重载条件下的沥青路面典型路段进行了路面破损调查分析,发现被调查公路在重载作用下路面发生了严重的车辙变形,路面结构层模量有了较大程度的衰减。文中计算了路面状况系数及强度系数,并分析了路面裂缝的表现形式及产生原因。在重载交通条件下,沥青路面破坏主要集中在轮迹带及其附近位置,表现为裂缝类破坏和车辙变形破坏,而裂缝类破坏主要包括纵向裂缝和网状龟裂两种形式。     

全厚式高模量沥青混凝土路面结构设计及力学分析

利用路面专用程序PADS计算全厚式高模量、全厚式普通和半刚性基层3种沥青混凝土路面结构厚度;根据弹性层状理论体系,建立了上述3种沥青混凝土路面结构三维有限元模型,对路面结构在荷载作用下的设计层层底应力状态进行对比分析;应用美国MEPDG推荐的沥青混凝土路面永久变形预估方法对沥青混凝土路面结构进行车辙预估,并对其疲劳寿命进行了计算.结果表明,全厚式高模量沥青混凝土路面结构能够有效减薄路面结构厚度,是抗车辙性能及疲劳性能综合最优的路面结构类型.     

高温条件下上坡路段沥青路面结构性能研究

结合京珠高速公路某路段的现场路面温度实测结果,运用三维有限元方法,重点分析了不同道路纵坡、不同应力场情况下,上坡路段路面结构在水平和竖向荷载综合作用时,其最大拉应力、最大剪应力和最大路表弯沉的变化规律。分析结果表明,道路纵坡改变只对面层所受应力有较大影响,且只在距路表2 cm深度范围内存在拉应力;高温温度场的存在虽然不会明显加大上坡路面结构各层的拉应力和剪应力,但会使路表弯沉明显增大,容易导致车辙破坏。对京珠高速公路某路段车辙病害展开现场调查,调查发现该路段严重的车辙变形60%是由中面层产生,其余40%是由上面层和下面层产生,即车辙大多来源于中面层。最后,提出了上坡路段沥青路面结构设计建议,还据此进行面层混合料设计,且铺筑了试验路。所设计的沥青路面车辙发展缓慢,能适应炎热环境温度下长大纵坡的道路交通。     

车道荷载横向分布影响下的路面车辙变形分析

采用蠕变力学方法分析了车道荷载横向分布对路面车辙变形的影响。首先利用正态分布对车道内荷载的横向分布进行简化,得到了不同车道横向分布系数下车道断面上不同位置的荷载作用次数系数。然后提出了典型路面并测定了实际温度下的路面材料的力学参数,并对计算荷载及荷载作用时间的计算方法进行了简化,最后采用有限元方法对不同横向分布系数及不同荷载作用次数下的路面车辙变形进行了计算。通过计算分析得到了不同车道荷载横向分布系数下车辙变形永久变形比及隆起系数的推荐值。     

青临高速试验路沥青路面结构应变分析和永久变形预估

为了分析和预估青临高速试验路沥青路面结构疲劳寿命和永久变形,为长期性能观测验证提供基础对比数据,按照标准试验方法对试验路土基、粒料、无机结合料以及沥青混合料的力学参数进行测试分析;结合同类道路交通荷载分析,得出试验路交通组成、轴载谱及3类典型轴的最大特征值;按照弹性层状理论计算了常温和高温条件下沥青层底最大弯拉应变;用MEPDG永久变形预估模型分析了不同路面结构沥青层永久变形发展规律,预测车辙养护修复的时间。结果表明,所设计的沥青路面结构基本满足长寿命沥青路面沥青层底弯拉应变小于疲劳极限应变的要求,MEPDG预测车辙主要发生在表面层,中下面层车辙较小,表面层采用高模量沥青混合料可显著提高路面抗车辙能力。     

超高温地区机场沥青道面的抗车辙性能

为研究超高温重载条件下机场跑道沥青道面的抗车辙性能,通过室内超高温车辙试验,分析车辙深度在不同温度、荷载和层间接触条件下的变化情况以及沥青面层类型、厚度和结构形式对道面高温抗车辙性能的影响。结果表明:增加黏油层或采用改性沥青材料能够显著提高沥青道面在重载条件下的高温稳定性;路面结构形式对沥青面层的高温稳定性有一定影响,其中动稳定度与相对变形指标并不完全一致。     

抗车辙沥青路面施工技术研究

为研究抗车辙沥青路面施工及时,本文依托新建高速公路工程,对高模量抗车辙沥青路面原材料、配合比及施工控制技术进行总结,跟踪检测试验路段路面通车一年内的构造深度、平整度及车辙深度。结果表明:采用高模量抗车辙沥青路面结构,并进行相应的施工控制与原材料检验,所铺筑成型的沥青路面结构层能有效抵抗高温环境与行车荷载共同作用下的剪切变形,路面通车一年后仍具备良好的抗滑性能与平整度。