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。     

高模量沥青路面车辙的数值分析

为研究高模量沥青混合料对沥青路面抗车辙能力的影响,分别采用PR外掺剂和50#硬质沥青制备高模量沥青混合料,应用于路面结构的中、下面层,再利用ABAQUS有限元程序进行了路面车辙的数值分析。结果表明,采用PR外掺剂和50#硬质沥青后,沥青混合料模量显著提高,蠕变应变显著降低;高模量沥青路面的路表车辙大幅减少,幅度达36.4%;沥青面层各层永久变形占总车辙的比例表现为上面层比例变化不大,中面层比例降低,下面层比例提高。高模量沥青混合料可以提高沥青路面的抗车辙能力,值得推广应用。     

长寿命沥青路面设计指标研究及正交试验分析

通过中法美三国长寿命沥青路面设计指标的对比,分析我国半刚性基层沥青路面设计指标的局限性。依据我国最新版的公路沥青路面设计规范《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017),结合长寿命沥青路面的特点,推荐适合我国的长寿命沥青路面典型结构,并选取沥青混合料层层底拉应变、无机结合料稳定层层底拉应力以及沥青混合料层永久变形量作为设计指标,分别用以控制沥青混合料层疲劳开裂、无机结合料稳定层疲劳开裂损坏以及沥青路面变形。运用多因素多指标的正交试验方法,分析各个路面结构层参数对指标的影响程度。数据表明,沥青层厚对指标的影响最为显著。最后,结合工程实际给出一定的建议。     

高模量沥青混凝土路面永久变形有限元分析

为研究高模量沥青混凝土路面的永久变形性能,运用ANSYS有限元软件对沥青路面结构进行建模,分别对轴载作用大小、中面层厚度、面层材料等因素影响沥青混凝土路面永久变形性能进行分析。得出结论:(1)中面层厚度的增加并不能有效降低路面结构的永久变形;(2)中面层材料选用高模量沥青混合料可有效提升路面结构的抗永久变形性能;(3)重载超载频繁的路面易发生永久变形现象,高模量沥青混合料可有效提升路面结构抗永久变形性能。     

高速公路高模量沥青路面设计研究

高模量沥青路面是长寿命沥青路面的形式之一,但目前国内应用规模较小,在结构与材料设计方面缺乏数据支撑。文中依托雄安新区津石高速公路永久路面试验路建设,采用法国路面结构计算软件ALIZE对半刚性基层与柔性基层高模量沥青路面结构进行计算分析,并全面评价高模量沥青混合料的路用及力学性能。结果表明,半刚性基层和柔性基层高模量沥青路面均适用于重载交通;低标号沥青高模量沥青混合料是一种适用于永久路面的高性能沥青混合料,其60℃动稳定度不低于5 000次/mm,-10℃低温弯曲破坏应变不低于2 000×10^-6,单轴压缩动态模量较目前常用类型沥青混合料提高60%以上。     

永久性沥青混凝土路面设计指标及标准

由于具有经济的全寿命周期成本,永久性沥青混凝土路面近年来受到了国内外研究人员的关注,但目前没有明确统一的设计指标与标准.针对此问题,分析了我国现行沥青混凝土路面设计指标,并和国外沥青混凝土路面设计指标进行了对比,提出我国应采取路基顶面压应变、沥青混凝土层底拉应变和设计年限末总的累积塑性变形等作为永久性沥青混凝土路面的设计指标;并结合我国重载交通特点,提出了路基顶面压应变宜取120με,沥青混凝土层底拉应变对普通AC25沥青混合料,可分别采用100με(最佳沥青含量)和110 με(最佳沥青含量+0.5%),而对SBS改性AC25沥青混合料,可采用145με作为沥青混凝土层底容许拉应变;采用半刚性底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在12 mm以内,而采用粒料底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在20 mm以内.     

基于三维有限元混合料均匀性对沥青路面力学反应影响研究

基于ABAQUS有限元软件建立三维沥青路面模型,通过计算两种典型沥青路面的不同结构层混合料发生不均匀性时,在行车荷载作用下各层层底的应力、应变和位移量,研究沥青混合料均匀性对沥青路面力学反应的影响。结果表明:沥青混合料均匀性影响路面力学反应参数;相同的行车荷载和环境因素下,柔性基层沥青路面的位移量比半刚性基层沥青路面的位移量大;沥青路面中拉应力几乎总是出现在路表面和基层层底,且出现在半刚性基层沥青路表面的拉应力一般比柔性基层沥青路表面的拉应力大。     

基于疲劳损伤的沥青路面设计温度及预估模型研究

针对沥青路面结构必须控制的疲劳破坏形式,以沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳开裂的指标。通过实测沥青面层层底最大拉应变与路面结构不同深度处路面温度的相关性分析,确定了沥青路面疲劳损伤的设计温度,提出了以沥青层中间温度作为沥青路面疲劳开裂分析的设计温度和试验条件。通过实测永久性沥青路面试验路每小时的路面温度和气象数据,分析了沥青层中间温度的分布规律,对沥青层中间温度与气温、路面深度之间的相关关系进行了计算分析,建立了沥青层中间温度的预估模型。结果表明,沥青路面应变响应与温度密切相关,随着路面温度的升高,沥青层底拉应变增大;沥青层中间深度处温度与沥青层底拉应变相关性最高,采用沥青层中间深度处温度能较好地评价路面结构的抗疲劳性能。     

不同橡胶沥青路面结构静载力学数值分析

为探讨不同结构沥青路面在静载作用下的力学性能,基于ANSYS有限元理论,拟定3种类型橡胶沥青路面结构并建立静力学有限元模型,分别针对沥青层层底拉应变、沥青层剪应力和半刚性基层拉应力进行数值分析。结果表明,3种结构路面在荷载作用下沥青层第一层层底均出现压应变,路面深度增至临近第二层层底时逐渐转变成拉应变;沥青层层底发生拉应变主要是由于沥青层模量和基层类型的影响;3种结构沥青路面层剪应力均随着路面深度的增加呈现先增后减的趋势。     

沙漠公路倒装式沥青路面力学性能研究

沙漠地区昼夜温差大,年最热月、最冷月极端气温均较为明显,公路产生温缩、干缩开裂病害难以避免,造成路面结构强度下降。基于此,提出沙漠公路倒装式沥青路面结构试验段方案,利用粒料类柔性基层防止或延缓沥青路面反射裂缝。根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中路面结构验算方法,采用HPDS计算软件,分析研究倒装式沥青路面级配碎石层厚度、模量对路面结构力学性能影响以及路面结构的疲劳衰减性能。结果显示：级配碎石层过厚,容易造成沥青层的弯拉疲劳开裂,且路表弯沉值小幅减小,而厚度过小,不宜压实,容易产生离析,应以15～18 cm为宜;级配碎石层回弹模量越大,半刚性层疲劳开裂和沥青混合料层疲劳开裂对应的累计当量轴次以及沥青混合料层永久变形量均增大,半刚性层层底拉应力明显减小。