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。     

基于抗车辙性能的沥青路面长大纵坡界定标准

提出了基于抗车辙性能的沥青路面长大纵坡标准的界定方法。首先根据现场车辙调研数据对同济大学车辙预估模型进行标定,使之适用于具体工程;然后基于标定后的车辙预估模型和沥青路面容许车辙深度确定出车辆在长大纵坡上的临界车速;同时根据现场车速调研数据对汽车爬坡模型进行修正,使之反映车辆在长大纵坡上的实际车速变化;再根据修正后的汽车爬坡模型和车辙预估模型,推导出车辆在从坡底爬坡开始,达到临界车速时所行驶过的坡长,即为对应特定坡度的坡长限值;最后给出了多哥壹号公路改建工程中长大纵坡界定标准的实例。结果表明,基于沥青路面抗车辙性能长大纵坡界定标准较规范中基于行车安全的标准更为严格,可以作为规范中标准的补充。     

汽车行驶状态对沥青混凝土路面结构力学响应的影响

采用有限元软件ABAQUS建立了半刚性基层沥青混凝土路面的结构模型,分析了纵坡段、制动以及超载过程中的水平荷载对沥青混凝土路面结构力学响应的影响。结果表明:纵坡坡度、水平制动系数以及荷载对沥青混凝土路面纵向层间剪切应力的影响大于横向;可利用坡度、水平制动系数以及荷载来判断层间的抗剪切强度。     

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。     

PR PLAST.S抗车辙技术在长大纵坡沥青混凝土路面的应用

针对长大纵坡沥青混凝土路面出现严重车辙病害且不能彻底治理的现状,分析了长大纵坡沥青混凝土路面车辙形成的主要影响因素,研究了PR剂量、试验温度对沥青混合料高温抗车辙的影响规律,结合试验路检测验证,对忻阜高速公路长大纵坡沥青混凝土路面进行特殊的材料设计.     

长大纵坡路段轮胎接地压力分布的研究

轮胎形式与长大纵坡对于沥青路面的影响难以通过目前的均布荷载的分析得出,从而会低估荷载对路面造成的损伤.为此,利用有限元软件建立载重子午线轮胎与纵坡路段路面结构耦合的有限元模型,分析不同坡度条件下的轮胎接地压力分布,并模拟车辆爬坡过程,分析一定坡度条件下车辆受不同牵引力作用的轮胎接地压力分布.结果表明,通过建立轮胎-路面耦合的有限元模型,在路面模型建立过程中通过设置纵坡进行长大纵坡段轮胎接地压力分布的研究,在长大纵坡条件下的行车荷载对于路面的作用力在切向以及法向上都呈现出非均布特征,数值也都大大高于标准胎压.在坡度为6％,考虑牵引力系数为0.5时,坡面切向接地压力最大值达到法向接地压力最大值的95％,即达到1.23 MPa.     

考虑车辆移动效应和超载的排水基层路面结构动力分析

为了研究车辆荷载作用下排水基层路面的动力响应,同时考虑车速和轴载的影响,采用移动加载的方法,对不同工况下沥青路面进行了快速Lagrange有限差分分析。结果表明,路面弯沉并未因排水基层的低模量而增大,峰值甚至有所减小;排水基层的存在减小了底基层底部的动应力,可以抑止反射裂缝的产生;弯沉及动应力均随车速的增大而减小,高温季节,低速行驶更容易引起大车辙;当车辆超载50%时,弯沉和动应力均成倍增大,导致路面产生较大变形甚至塑性破坏,且更容易引起路面开裂,表明治理超载对延长道路使用寿命,降低养护成本具有重要意义。     

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。     

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...     

长大纵坡沥青路面车辙形成与控制研究

为了研究车辙在长大纵坡路段沥青路面中的形成、分布规律及控制对策,该文在取得车辙调查数据的基础上,分析了长大纵坡路段车辙的纵向、横向分布规律及其影响因素,并针对长大纵坡路段从沥青路面结构优化和非结构优化两方面提出了车辙控制方法,对减少长大纵坡路段车辙的产生具有指导意义.     

SBS改性沥青SMA-13混合料在长大纵坡路段旧路面层改造中的应用

重载作用下长大纵坡沥青路面常出现车辙、推移、开裂等病害。以鞍隆线二级公路长大纵坡病害路段的治理工程为研究对象,调查其交通状况,路面工作状况,分析该段路面损坏的影响因素和破坏机理,提出用于旧路维修的路面结构设计方案,对面层SMA混合料进行设计,检验其动稳定度、渗水系数、劈裂强度、构造深度等性能,并铺筑了试验路段,后期观测结果良好。     

广东地区交通轴载状况调查及其对路面车辙的影响分析

重载或超载作用是影响沥青混凝土路面车辙的关键因素之一.通过对广东省5条具代表性高速公路的货车轴载调查,得出了该地区不同轴载类型的轴载谱及轮胎接地压强谱.结合调查结果,针对广东沥青混凝土路面车辙病害形式,对重载作用下沥青混凝土面层结构内不同位置、不同深度处的剪应力和压应力进行了理论计算分析,探讨了超载对沥青混凝土路面结构...     

高速公路上坡路段半刚性沥青路面的三维有限元分析

运用三维有限元方法,分析了不同道路纵坡下路面结构层层底最大拉应力、层底最大剪应力和土基最大压应变的变化规律,以及上坡路段在不同超载率、路面摩擦系数和温度状况下各主要路面结构力学指标的变化情况,并提出了相应的防治对策。分析结果表明,道路纵坡改变只对面层所受拉力有影响,更易使面层产生开裂;各面层都是剪应力作用的主要集中区域;超载率、路面摩擦系数和温度对上坡路面结构受力都存在不同程度的影响,汽车超载的影响最大。因此,应尽量提高沥青混合料面层的抗拉强度和抗剪强度,并严格限制上坡车辆超载。     

考虑车速的车辙预估模型研究

以海南地区常用的3种路面材料SMA,Superpave和AC类沥青混凝土为研究对象,选用小型加速加载仪进行了不同行驶速度下不同铺面材料的永久变形试验,得出了新的车辙预估模型,并与现有的环道试验数据进行对比.研究发现:车辙预估模型必须充分考虑车速的影响,在用来回归模型系数的原始试验数据中,必须加入足够多的车速数据;对于不...     

山区陡坡水泥混凝土路面的应力分析

根据水泥混凝土路面的受力特点,运用三维有限元方法,分析在标准荷载作用下,不同道路纵坡面层层底最大拉应力、层底最大剪应力的变化规律,以及不同超载率对不同坡度下面层力学指标的影响。分析结果表明,拉应力和剪应力都随道路纵坡的增大而增加。其中,剪应力影响幅度较大,更易使面层开裂;超载情况下,应力指标均显著上升。因此,应尽量提高水泥混凝土面层的抗拉强度和抗剪强度,并严格限制陡坡路段车辆超载。     

环境温度及荷载对沥青路面车辙发展的影响性分析

为研究温度及车辆荷载对沥青路面车辙发展的影响效果,采用ABAQUS有限元软件建立分析模型,结合气温观测数据,分析路面内部温度场变化规律,在此基础上分析沥青路面车辙在不同温度及车辆荷载下的变化规律.研究结果表明:沥青路面车辙发展随外界温度的变化呈非线性规律性变化;高温条件下车辙发展速度远大于低温条件下的发展速度;相同荷载...     

纵坡段桥面铺装层的受力分析

针对桥梁中广泛存在的上下坡段、坡道坡度大等问题,进行了纵坡段桥面铺装层受力分析。首先,分析纵坡段桥面铺装病害的原因;其次,引入动荷载,分别计算桥面在静载和动载作用下的力学响应;最后,分析坡度、刹车和超载等因素对桥面铺装的抗剪稳定性的影响,从而为山岭、丘陵地区桥梁铺装提供可靠的技术保证。     

超载路面设计参数的研究

天津市区津围公路超载运输现象较严重,按规范中的标准轴载100 kN进行路面结构检算,不能满足超载运输和大交通量的现状。通过对津围公路早期破坏现象的分析,利用轴载检测仪器的观测结果,分析车辆超载对路面设计的影响,导出适用于重载交通的设计参数,并应用于津围路面设计,取得了较好效果。     

基于安全车速的北京冬奥会山地道路冰雪路面通行能力研究

复杂山地线形和道路冰雪路面结合条件下的安全车速设置及通行能力保障是交通管理面临的新挑战。针对北京冬奥会延庆赛区复杂山地道路冰雪路面场景,建立了安全车速与道路线形设计及路面附着系数之间的关系,以安全车速为依据得到了不同路面条件下山地道路的通行能力。依据道路平曲线、竖曲线和横断面数据建立了山地道路三维空间模型;分析了车辆在山地道路平纵组合路段的受力情况,构建了车辆安全行驶速度与圆曲线半径、道路超高、纵坡坡度和路面附着系数的关系模型,并分析了基于安全车速模型的道路通行能力。为了验证模型,选取2种常见的冰雪路面状况和2种常用的车辆类型,获得不同条件下山地道路冰雪路面的安全车速。采用VISSIM软件设计了20种仿真场景,结合道路实测数据验证了安全车速模型的对山地道路冰雪路面车辆安全行驶的提升作用。实测与结果表明：相比全程单一限速模型,所建立的安全车速模型在冰膜路面的行程时间缩短了约38%（小汽车）和32%（大客车）,雪板路面的行程时间缩短了约26%（小汽车）和24%（大客车）。山地道路交通流量存在1个自由流到饱和流的相变过程,冰膜路面小汽车下行最大交通量为241辆/h（单向行驶）和231辆/h（双向行驶）,大客车下行最大交通量为227辆/h（单向行驶）和222辆/h（双向行驶）;雪板路面小汽车下行最大交通量为319辆/h（单向行驶）和249辆/h（双向行驶）,大客车下行最大交通量为301辆/h（单向行驶）和236辆/h（双向行驶）。