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。     

高模量沥青混合料应用综述

该文对高模量沥青混合料的应用作了论述。高模量沥青混合料(High Modulus Asphalt Concrete)能够减少路面结构的变形,延缓车辙的产生,改善路面的疲劳性能,延长路面的使用寿命。目前HMAC在国外已经比较成熟,并且已有相应的规范标准,而我国刚刚起步,针对高模量沥青混合料,应进一步研究,形成符合我国国情的成套技术。     

高模量沥青路面动态应变监测结果分析

开展路面长期性能观测对掌握沥青路面全寿命周期性能演变规律具有重要意义。文中以京沪高速为依托工程,制定应变计布设方案与监测方案开展路面应变响应信息监测,对监测数据进行分析。结果表明,车辆通过后,面层和上基层应变主要为压应变,其变化范围为0～25×10^-6,下基层和底基层应变主要为拉应变,其变化范围为0～7×10^-6;拉应变和压应变的交变点分布在上基层;路面结构内部应变随车辆荷载的增加而增加,但应变随荷载变化呈现非线性的变化趋势;实测结果和理论计算结果比较接近,均呈现出结构上部受压、下部受拉的变化特征,但在拉压应变交变点分布位置上实测结果和理论结果有所差异。     

高模量改性沥青在长陡坡沥青路面中的应用

由于重载交通的作用,一些高速公路沥青混凝土路面出现了车辙等早期损害。为了预防车辙病害的出现,粤赣高速公路长陡坡沥青路面铺筑了高模量改性沥青混合料试验段。该文主要介绍了高模量改性沥青和高模量改性沥青混合料的室内试验,总结了高模量改性沥青混合料的施工控制要点。试验结果表明,高模量改性沥青能显著提高混合料的抗车辙性能。     

高掺量再生沥青路面材料的高模量混合料性能评价

为了评价低标号沥青与高掺量回收沥青路面材料(RAP材料)拌制混合料的高模量性能,对4种RAP材料掺量的混合料性能进行对比分析.通过混合料的体积和力学指标来确定最佳掺量,并从劲度模量、韧性、温度敏感性、抗车辙能力和抗疲劳性能等方面分析其力学性能.结果表明:高掺量RAP材料拌制的高模量混合料和传统的高模量沥青混合料具有相似的良好力学性能.但是,厂拌冷再生沥青路面材料最大利用率为30％.     

高模量沥青胶结料评价指标的研究

对4种高模量改性剂制备的高模量沥青胶结料进行常规性能和PG性能试验。结果表明:高模量沥青胶结料的高温性能优于SBS改性沥青和70号沥青,低温性能不如SBS改性沥青,与70号沥青相当。在总结国内外高模量沥青胶结料评价体系的基础上,提出高模量沥青胶结料评价指标的建议值:25℃针入度为20~50(0.1 mm),软化点大于70℃,满足PG76—16性能分级要求,且60℃条件下原样沥青的G大于10000Pa。     

沥青路面表面水膜厚度试验

汽车在有水膜覆盖的路面上行驶时,轮胎与路面之间的附着力降低程度与道路表面水膜厚度有关,道路表面的水膜厚度越厚,附着力降低越多。道路表面的水膜厚度和下面几个因素有关:降雨强度,坡面的构造深度、长度以及坡度。本项目修建9个试验段,包括3种不同的沥青混合料级配和3种不同的坡度,并且进行了人工降雨试验,实测了表面的水膜厚度。根据测得的试验数据,回归了水膜厚度的计算公式,该式和英国的经验公式相比,能够反映出坡面粗糙程度对水膜厚度的影响,可以用于工程实践,预估道路表面的水膜厚度。     

高模量沥青混合料力学性能试验研究

为了研究高模量剂掺量对沥青混合料力学性能的影响,通过劈裂强度、静态回弹模量和动态模量等试验,分析了高模量剂在不同掺量、不同温度条件下对沥青混合料劈裂强度、抗压强度、静态回弹模量、动态模量和相位角等指标的影响。结果表明:高模量剂的加入能明显提高劈裂强度,但其掺量不宜超过0.6%;随着高模量剂掺量的增大,抗压强度和静态回弹模量逐渐增大,当掺量由0%增至0.7%时,抗压强度和静态回弹模量分别提高30.8%和49.4%;高模量剂掺量对动态模量的影响小于静态回弹模量;高模量剂的加入对相位角的影响很小,表明高模量剂对沥青混合料的黏弹特性影响较小。     

高温重载条件下全柔性高模量沥青路面结构的应用研究

本文依托喀麦隆雅杜高速公路,考虑喀麦隆热带雨林气候条件下高温重载交通组成特性,采用非线性有限元方法对雅杜高速公路全柔性沥青路面结构进行力学敏感性研究,并优化路面结构设计方案。结果表明,避免重载、超载是预防全柔性高模量沥青路面病害产生的有效措施。提高基层模量可有效减小路面下基层层底拉应力,改善全柔性高模量沥青路面的抗疲劳性能,而增加面层模量对改善全柔性高模量沥青路面使用性能效果不显著。通过增加上、下基层厚度可有效减少全柔性高模量沥青路面各结构层的水平剪应力、竖向压应力和下基层层底拉应力,提高全柔性高模量沥青路面的抗车辙和抗疲劳性能,根据力学响应结果确定了6 cm BBM上面层+9 cm BBM下面层+10 cm EME基层的路面组合结构为最佳的路面结构方案。     

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。     

混凝土桥面沥青铺装层厚度、模量设计参数分析

基于有限元分析方法,建立实体模型,首先对比分析了不同铺装层厚度下剪应力的变化,然后通过改变铺装层的模量以及上下两层的模量比,分析了模量以及模量比的改变对铺装层剪应力的影响。分析得出的沥青桥面铺装厚度与模量的设计参数对指导混凝土桥面沥青铺装的设计有很大的帮助。     

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。     

高模量沥青混凝土路面抗车辙性能分析

从力学角度研究沥青混凝土模量的提高对于车辙产生的影响,提出了抵抗车辙危害新方法。从车辙产生的机理出发,分析高模量沥青混凝土材料的基本力学性能及路面结构中面层模量对车辙产生的影响;利用试验方法分析了高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值,利用数值计算方法分析路面结构力学性能并分析高模量下路面结构的力学响应。通过试验研究发现,高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值都有显著提高,有利于抵抗车辙产生;数值计算结果表明,路面承受最大剪应力的范围在路面结构的中面层,采用高模量沥青混凝土材料,提高路面结构中面层的弹性模量,可以有效地改善路面结构的受力状态,降低剪切应变的数值,抑制和减少沥青路面车辙的产生。     

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.     

高模量沥青混合料性能研究与路面结构响应分析

对高模量沥青混合料的路用性能、力学性能进行了试验研究,应用有限元方法对不同轮轴类型标准荷载下中下面层采用高模量沥青混合料及普通模量沥青混合料的两种沥青路面结构的力学响应进行了对比分析。     

加速加载下沥青路面地震波模量分析

为探索沥青路面地震波模量与路面响应的关系,在细砂路基上的半刚性基层沥青路面进行了MLS66足尺加速加载试验,同时进行了加载区域地震波模量的测试,分析了地震波模量与加载次数、路面温度、车辙变形以及沥青面层底部拉应变的定性或定量关系.结果表明:在加速加载试验过程中,地震波模量随加载次数的衰减过程大致可分为迅速衰减及稳定降低阶段,前一阶段中平均衰减速度为0.1 GPa/万次,模量减少值约占总地震波模量降低值的75％,后一阶段衰减速率降低一个数量级;地震波模量与车辙永久变形呈二次多项式关系;地震波模量与上面层层底温度的变化趋势相反,多项式模拟可较好地表达二者关系;地震波模量与面层层底纵、横向应变变化趋势相反,且变化程度相当.     

寒区级配碎石上基层厚度和模量对沥青路面结构力学影响研究

寒区半刚性基层的干缩温缩造成反射裂缝,是面层横向开裂的主要原因之一,而采用级配碎石上基层的倒装沥青路面结构可有效防治反射裂缝的发展。因此结合寒区的气候特点,提出了优化级配碎石集料技术指标和级配范围,同时对级配碎石上基层沥青路面结构进行力学研究,提出适应寒区条件的级配碎石基层厚度和模量。     

面层模量对沥青路面结构受力特性影响分析

面层模量是沥青路面结构设计的重要参数。为分析面层模量对沥青路面结构受力特性的影响,采用有限元软件计算各面层模量变化、模量比对典型半刚性基层沥青路面结构层底拉应变、面层内部剪应力、基层层底拉应力和土基顶压应变等力学特性的影响。分析结果表明:各面层模量对沥青路面结构的受力有显著影响,路面结构设计时应综合考虑选择各面层模量及面层之间模量比。     

沥青层厚度对沥青路面车辙的影响研究

基于弹性层状体系理论,利用ABAQUS有限元软件对沥青路面结构进行数值模拟,分析沥青层厚度对沥青路面永久变形的影响。分析表明：沥青层厚度对压密型车辙的影响非常显著,车辙深度随着沥青层厚度的增加而增大,但是随着沥青层厚度的增加,增长趋势逐渐减少,由最初的10%的增长量减少到4%;沥青层内最大剪应力出现的深度不随沥青层厚度的变化而变化,均出现在路表下4-6cm处,因此沥青层厚度对剪切流动变形的影响不是很大。