半刚性材料抗压回弹模量取值范围的分析研究

介绍材料抗压回弹模量的测定方法。对已建成的沥青道面半刚性基层材料的抗压回弹模量的数据进行收集整理。采用数学方法,重点计算和分析了沥青道面半刚性基层材料的抗压回弹模量的最佳取值范围,为沥青道面半刚性基层的设计和施工提供技术参考。     

半刚性材料抗压回弹模量最佳取值范围的计算分析

基于材料抗压回弹模量的测定方法,对已建成的沥青道面半刚性基层材料的抗压回弹模量的数据进行收集整理。采用数学方法,重点计算和分析沥青道面半刚性基层材料的抗压回弹模量的最佳取值范围。     

多轮荷载作用下的沥青道面结构响应敏感性分析

分析飞机多轮荷载作用下沥青道面表面弯沉、土基顶面竖向压应变、面层底面水平应力、基层或底基层底面水平应力对面层、基层或底基层厚度与模量、土基模量变化的敏感性。依托三维有限元平台对敏感性进行分析,选择B-777作为分析机型;以传统柔性类、沥青稳定类和半刚性道面作为分析结构。52种组合的分析结果表明:各力学响应量对土基都具有较高的敏感性,土基模量由30增至60 MPa的影响要大于60增至80 MPa;除传统柔性道面的面层底面水平应力外,底基层厚度对其他各响应量也具有较高的敏感性;层底的水平拉应力主要受上下层模量比影响,随着模量比的增加,上层底面开始出现拉应力,并逐渐增大,所以最大水平拉应力出现在传统柔性道面结构的面层底,沥青稳定基层的层底,以及半刚性基层的底基层底。     

新一代大型飞机荷载作用下沥青道面多轮叠加效应研究

为了研究复杂起落架飞机A380荷载作用下沥青道面多轮叠加效应,建立了机场沥青道面结构三维有限元模型,分析土基材料和粒料材料非线性对半刚性基层和柔性基层沥青道面结构力学响应的影响。研究结果表明:随着轮组数的增加,轮载在道面结构内产生的响应不断增加;随着轮组数的增加,材料非线性效应对道面结构力学响应的影响逐步减弱,多轮荷载叠加效应表现明显。半刚性基层沥青道面,不同轮载组合作用时,土基非线性对道面结构的力学响应影响与线弹性的差异在5%以内;粒料非线性与土基和粒料皆为非线性时,两者之间的力学响应差异不到5%;柔性基层沥青道面,土基非线性对道面表面弯沉影响较大外,对于其他力学响应指标影响差异在5%以内;粒料非线性与粒料和土基皆为非线性两者之间的差异在5%以内,建议分析过程同时考虑土基和粒料材料的非线性特性。     

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。     

沙漠区沥青混凝土路面横向隆起现象的力学分析

为了研究沙漠区半刚性基层沥青混凝土路面受赋存气候环境影响,由温度应力作用引起路面横向隆起的半刚性基层力学响应,采用弹性薄板理论与复合材料力学理论,依据病害成因将路面横向隆起病害实体抽象简化为由材料性能、厚度不同的两块各向同性单层板所构成的四边简支、承受路面结构层自重的整体式双层板结构,建立半刚性基层发生横向隆起病害的拱胀力学模型。分析了基层结构在路面结构层自重和纵向均布压力作用下的挠度微分方程,并推演了其失稳的临界荷载表达式。结合路面的实际情况,认为路面结构的临界荷载取为(N_x)_(cr)=4π~2D/b~2较为合理;之后利用复合材料力学理论和弹性薄板理论分析并推导了整体式双层板的抗弯刚度表达式及中性轴位置的确定方法。结果表明:在纵向均布压力N_x≥(N_x)_(cr),基层结构将发生失稳破坏。     

沥青混合料加速加载试验车辙隆起变形的研究

通过对AC型沥青混合料进行加速加载试验,探究混合料公称最大粒径、温度、荷载条件的变化对沥青混合料路面隆起变形的影响以及隆起变形占总车辙变形的比例。结果表明,用车辙变形面积来评价车辙隆起变形与采用车辙深度来评价车辙隆起变形具有较好的一致性;不同大小的荷载作用下隆起变形的程度受温度的影响显著,高温会导致车辙隆起变形迅速变大;隆起比例只与最终车辙变形总量有关,隆起比例最终值为0．6。     

半刚性基层沥青路面裂缝调查和研究

半刚性基层沥青路面是我国高等级公路和城市路面的主要结构形式,具有较好的板体性和较高的强度、能够有效提高沥青路面结构的承载能力、工程造价低等优点,但半刚性材料也具有难以克服的干缩和温缩特性,会导致半刚性基层开裂,进而向上发展,沥青面层产生反射裂缝。现通过对单纯的半刚性基层沥青路面、增加应力吸收层和柔性基层ATB的复合半刚性基层沥青路面的裂缝情况进行调查和分析,提出工程可行的路面结构设计和施工建议。     

沥青混合料复合结构单轴贯入试验研究

设计并成型浇注式沥青混合料(GA)+高弹改性SMA复合结构试件以及SMA和GA单一结构试件。在不同加载速率和不同温度下分别进行单轴贯入试验,试验结果表明:复合结构在不同加载速率的贯入强度在GA和SMA之间,随着加载速率的增加,SMA的贯入强度不断提高,复合结构和GA的贯入强度先增大后减小。随着温度升高,复合结构和单一结构的贯入强度显著下降,温度对SMA和复合结构破坏时形变量影响较小,而对GA影响很大,SMA提高了复合结构的抗变形能力。复合结构的破坏发生在上层SMA,虽然下层GA没有发生破坏,但是高温时发生较大的流动变形,需要在桥面铺装底面层GA设计时予以重视。     

乳化沥青冷再生混合料高温变形特征试验研究

将乳化沥青冷再生混合料（ECR）、热拌普通沥青混合料（HMA）及两者组合（ECR/HMA）共三种结构形式,分两层碾压成10 cm厚的车辙板并切割制作试件,采用 MMLS3小型加速加载设备,在60℃试验条件下对三种结构形式的变形特征进行试验研究分析。研究发现,三种结构的车辙总变形量可采用加载次数对数曲线很好地进行拟合,最终车辙总变形量的大小顺序为 ECR ＜ECR/HMA ＜HMA,ECR 的高温抗变形性能要优于 HMA;和HMA不同,ECR的车辙总变形主要表现为压密变形,隆起变形量很小,隆起系数仅为0.15～0.20,说明了其高温抗剪切变形能力较强;在加载后期的车辙稳定发展阶段,ECR的蠕变速率也较 HMA要大。     

沥青路面冷再生混合料配合比及力学变形特性的研究

从高速公路基层冷再生混合料配合比设计入手,分析再生混合料变形特性,在与半刚性基层混合料以及沥青混合料的变形特性进行比较的同时,分析研究冷再生基层混合料的应用特性。     

行车荷载下不同沥青路面结构动力响应测试分析

为研究行车荷载下不同沥青路面结构的动力响应,验证、完善我国沥青路面设计方法,在两种倒装式和传统半刚性基层沥青路面结构内部埋设沥青应变计、土压力计和垂直大变形应变计等传感元件,以单后轴货车为行车荷载,现场开展了不同轴重、不同行车速度及制动工况下3种路面结构的动力响应测试。以沥青层层底纵向应变与横向应变、路基顶面土压力和过渡层底部竖向压应力与竖向位移为评价指标,分析了不同沥青路面结构的动力响应规律。结果表明:随行车速度增加,各路面结构沥青层层底应变、过渡层竖向压应力与竖向位移均明显减小;从拉应变循环幅值看,半刚性基层结构随车速的变化更敏感;相同轴重和车速下半刚性基层结构路基顶面的压应力远小于倒装式结构,半刚性基层结构荷载扩散能力更优;相同车速下,3种路面结构沥青层层底纵向应变循环幅值和路基顶土压力均随轴重增加而增大,且半刚性基层结构的增幅相对更大,即半刚性基层结构对荷载更敏感,倒装式结构对荷载适应性更强;车辆制动会引起沥青层层底残余应变、纵(横)向应变与应变循环幅值大幅增加,频繁制动易引起路面车辙变形和加速路面沥青层疲劳破坏。     

具有碎石基层的半刚性沥青混凝土路面的非线性有限元分析

在充分考虑碎石基层非线性(弹塑性)特性的基础上，采用非线性有限元法分析了吉林通化试验路3种路面结构面层底面及半刚性基层底面弯拉应力的变化规律，并对通化试验路2种具有碎石基层半刚性沥青混凝土路面结构的沥青混凝土面层的抗疲劳寿命进行了预估。     

衔接铺砌式透水道面结构的浸水稳定性研究

基于对衔接铺砌式透水混凝土道面结构的受力分析,构建了在不同基础上铺筑式道面的力学分析模型。分别针对土基—道面板块结构、土基—碎石垫层—道面板块结构进行了饱水前后不同位置的加载实验,研究了不同加载位置对衔接铺砌式透水混凝土道面结构稳定性的影响规律,以及道面结构在饱水前后的稳定性变化规律。理论分析与实验研究结果表明,铺砌式衔接道面板块间的相互衔接约束可有效地协调和分配相邻板块间的变形与荷载。在板块中心和边沿位置加载时,铺砌式透水道面的临界状态为土基失稳性破坏,角部加载时的临界状态为道面板块开裂性破坏;土基层饱水对道面结构承载能力降低约为11%~14%,设置碎石垫层后可使道面结构承载能力提高40%~70%,结构的稳定性提高20%以上。角部加载是衔接铺砌式透水混凝土道面结构最不利加载位置,为提高其结构的稳定性,建议在工程中设置适当的碎石垫层。     

基于MMLS1/3试验泡沫沥青冷再生混合料轮辙曲线特征及粗集料运动规律

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS1/3加速加载试验,探讨了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征,分析给出了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势;对不同加载次数下轮迹处MMLS1/3试件进行X-ray无损扫描,分析了不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的轮辙曲线特征及粗集料运动规律。结果表明,对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件,轮迹处车辙沿横断面分布呈U形,掺加1%~2.5%水泥后泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形,可采用RDD=A×NB预估不同加载次数(N)下的车辙深度(RDD)发展规律;MMLS1/3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段,即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段;重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形、集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移,粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。MMLS1/3试验过程中压密变形主要是由车辆荷载的进一步压实作用引起,主要造成泡沫沥青冷再生混合料中大孔数量减少,微孔数量增多;试件破坏阶段泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量减小,大于1mm3空隙数量增多。掺加适量水泥可约束泡沫沥青冷再生混合料集料产生水平转动位移,具有维持加载过程中泡沫沥青冷再生混合料空隙形状和孔级配变化不大的作用。     

半刚性基层和柔性基层沥青路面加速加载试验研究

半刚性基层路面暴露出一些缺陷和不足成为公路路面结构的早期破坏原因之一,根据半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的野外加速加载试验结果,对比分析两种结构的沥青路面的车辙、承载能力和对水的适应性,从而对半刚性基层路面和柔性基层沥青路面结构的使用性能进行评价。     

柔性基层在高寒地区沥青路面

为了研究半刚性基层、沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层和应力吸收夹层在减缓高寒地区沥青路面的半刚性材料层反射裂缝方面的不同效果,采用断裂力学理论和有限元技术,对半刚性材料层已有裂缝的4种路面结构进行了在车辆荷载和高寒地区的骤然降温综合作用下的热-力耦合分析.从应力强度因子和疲劳寿命两方面,开展了上述4种路面结构对反射裂缝在沥青面层中的扩展行为影响的对比研究.结果表明,在沥青混凝土路面的面层和半刚性材料层之间设置的柔性基层和应力吸收夹层可大幅度减缓反射裂缝的扩展速度,从而延长路面使用寿命,并按照沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层、应力吸收夹层、半刚性基层的顺序依次递减.     

耐久性基层沥青路面结构比选研究

以某新建公路工程为背景,运用ABAQUS软件建立路面结构三维模型,针对工程初步设计供选的三种耐久性基层沥青路面结构进行力学响应和疲劳寿命对比分析,得出以下结论:①RCC基层、加强型半刚性基层路面结构的路表弯沉峰值较于倒装式半刚性基层路面要小,故该路面结构的承载能力更优;②RCC基层、加强型半刚性基层和倒装式半刚性基层路面结构的沥青层层底拉应变差距较小,故均具有良好的抗疲劳损伤性能和使用性能;③倒装式半刚性基层路面结构的沥青下面层层底拉应力峰值较小,故抗拉开裂性能较优;④RCC基层沥青路面结构的半刚性基层和底基层的层底拉应力以及疲劳寿命较于其余两种路面结构要小,故RCC基层沥青路面结构的抗疲劳能力、抗拉压性能较优;⑤三种路面结构中RCC基层的各项性能较优,故工程路面结构推荐RCC基层。     

基于季节性变化的沥青路面结构车辙损伤分析

为分析季节性变化对沥青路面结构的车辙损伤特性的影响,提出车辙损伤率的概念,并选取半刚性基层、柔性基层和冷再生基层三种典型的沥青路面结构,采用有限元模型进行受力及抗车辙性能分析。研究结果表明:剪应变随季节性的变化显著大于剪应力;抗剪切变形性能从强到弱依次为柔性基层、冷再生基层、半刚性基层;抗车辙性能从强到弱依次为半刚性基层、冷再生基层、柔性基层;半刚性基层、柔性基层和冷再生基层的车辙损伤率分别为不考虑季节性变化的1.56、1.50、1.68倍,因此在路面结构选取时应充分考虑季节性变化的影响,并综合剪应力、剪应变及车辙损伤率的大小。     

沥青路面结构层施工过程的变形特征测试

依托于遂广高速公路沥青路面动态响应测试试验段,从静态弯沉和动态弯沉两个方面对半刚性基层沥青路面和倒装式结构沥青路面施工过程的变形特性、荷载扩散能力进行了研究。结果表明:半刚性结构沥青路面路表动态弯沉值和静态弯沉值均小于倒装式结构沥青路面,且结构S3动、静态弯沉值略大于结构S2,半刚性结构中水泥稳定碎石层是结构承载特性的主体,倒装式结构中水泥稳定碎石层和沥青层均具有抵抗车辆荷载的作用,因此建议倒装式结构中采用较厚的沥青层或高性能的沥青材料;级配碎石层的加入导致倒装式结构荷载扩散范围小于半刚性结构沥青路面,其下水泥稳定碎石层在满足其结构层层底拉应力的情况下可适当减薄,加厚沥青层;落锤式弯沉仪测试结果的精度、稳定性和可靠度要优于贝克曼梁测试值,且两者测试值受结构和材料特性的影响较大,没有明显的相关性,建议沥青路面结构层施工过程变形特征测试中采用落锤式弯沉仪。