基于疲劳寿命的高模量材料结构层适用性研究

采用BISAR软件,分析高模量沥青混合料应用于路面结构不同层位时的剪应变,基于高模量材料疲劳性能与剪应变的关系计算沥青层疲劳寿命,从疲劳性能角度分析高模量沥青混合料适用结构层位。结果表明:当高模量沥青混合料应用于三层路面结构中的一层时,用于下面层效果最好,用于上面层最差;当高模量沥青混合料应用于三层路面结构中的两层时,应用于中下面层效果优于上中面层,即高模量沥青混合料应用层位越低,对路面结构疲劳性能越有利。     

基于力学分析法的沥青路面疲劳开裂研究

疲劳开裂是沥青路面常见和主要的病害形式,预测其发展是进行路面预防性养护的前提.文中通过采用断裂力学和有限元分析方法,对半刚性基层沥青路面疲劳破坏机理进行了理论分析和计算,结合试验数据,提出了半刚性沥青路面疲劳开裂的预测方法和方程.     

基于断裂分析的沥青路面疲劳寿命预测

半刚性基层由于温缩和干缩的影响不可避免地产生裂缝。在交通荷载的重复作用下,裂缝会发展到沥青面层,形成反射裂缝。沥青路面的疲劳寿命是路面设计的一个重要内容,因此,对路面结构进行疲劳寿命预测,以验证设计的合理性是非常必要的。该文利用三维有限元断裂模型,以疲劳断裂力学基本理论为基础,对沥青路面的疲劳寿命进行了预测与分析,结果显示,该方法简单可行。     

基层模量对沥青路面疲劳寿命的影响

以广东省高速公路典型的无机结合料稳定类基层沥青路面结构型式为基础,对比分析了我国2006版、2017版《公路沥青路面设计规范》和壳牌(SHELL)设计法中的七个设计指标在无机结合料稳定类基层沥青路面上基层模量变化时的力学响应结果,并根据不同规范疲劳寿命的计算方法分别对其进行了计算和分析。结果表明:对于选定结构型式疲劳寿命的计算,我国2006版设计规范起控制作用的主要是基层底纵向拉应力,在此基础上,2017版设计规范增加了沥青层永久变形量这一双重控制指标,因而较2006版设计规范更为安全;壳牌设计法不适用于我国无机结合料稳定类基层沥青路面疲劳寿命的计算。     

不同设计方法下沥青路面疲劳寿命对比

以广东省云罗高速公路长寿命无机结合料稳定类基层沥青路面试验路结构型式为基础,对比分析了我国2006版、2017版《公路沥青路面设计规范》和壳牌(SHELL)设计法中的7个设计指标在无机结合料稳定类基层沥青路面上基层模量变化时的力学响应结果,并根据不同规范疲劳寿命的计算方法分别对其进行了计算和分析。结果表明:对于文中选定结构型式疲劳寿命的计算,我国2006版设计规范起控制作用的主要是基层底纵向拉应力,在此基础上,2017版设计规范增加了沥青层永久变形量这一双重控制指标,因而较2006版设计规范更为安全;壳牌设计法不适用于我国无机结合料稳定类基层沥青路面疲劳寿命的计算。     

沥青路面面层各结构层疲劳寿命预测分析

为准确预测沥青面层各结构层的疲劳寿命,文中通过现场芯样动态模量试验及落锤式弯沉仪,现场检测获取了长期服役后道路各结构层的模量参数。采用BISAR软件分析沥青路面各结构层在长期服役后的层底拉应变,建立疲劳开裂寿命预测模型,分析比较沥青路面面层各结构层的疲劳寿命。研究表明,①在标准荷载作用下,取芯路段中面层剩余疲劳寿命最大,其次是上面层,下面层疲劳寿命最小;②公路路面技术状况指数PQI与路面剩余疲劳寿命之间不存在明显联系,通过路面表观性能,并不能准确反映路面服役寿命。     

基于耗散能理论的沥青路面温度疲劳开裂分析

该文通过沥青混合料温度循环作用下所产生的温度应力和应变的变化规律,运用耗散能理论分析沥青混合料的疲劳破坏过程,以便在路面维修改造设计中加以应用。     

水温综合作用对沥青路面疲劳寿命的影响

为了确定水温综合作用对路面疲劳破坏的影响,采用单轴无反向应力轴向压缩疲劳试验,对比研究沥青路面经受水温综合作用后及常规条件下的疲劳寿命。根据试验结果分析了两种条件下的疲劳方程及疲劳特征系数,研究了水温作用下及常规条件下疲劳系数的变化规律及原因。     

考虑裂缝扩展的沥青路面疲劳寿命预估方法

为准确预估沥青路面的疲劳寿命,建立带预制裂缝的三维有限元模型,预制裂缝贯穿基层并扩展至沥青层底1 cm,通过对比分析标准轴载作用下,沥青层厚度、沥青层模量、半刚性基层厚度、地基模量、裂缝长度,以及裂缝宽度对应力强度因子的影响,从而基于Paris公式构建了基于病害发展的路面结构寿命预估模型.结果表明,影响张开型裂缝的主要...     

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。     

宿迁地区干线公路沥青路面结构永久变形预估分析

车辙是高等级沥青路面的主要病害类型,基于蠕变率控制标准车辙预估模型,针对宿迁地区干线公路主要路面结构形式,以及不同类型面层材料进行了设计期内永久变形分析,研究得出了基层、底基层对于路面结构长期永久变形效应的敏感性影响及相应规律,同时,从面层永久变形角度考虑,提出了干线公路重载交通路段路面结构下面层的厚度阀值建议。     

黑龙江省公路水泥混凝土路面疲劳开裂形态分析

水泥混凝土路面结构设计一般以水泥混凝土板的疲劳开裂作为路面损坏的基准,应用有限元分析和Miner线性累积损伤理论,结合黑龙江省实际,从疲劳开裂角度分析公路水泥混凝土路面可能的裂缝表现形态,确认在车辆和温度荷载的循环作用下,现阶段黑龙江省公路水泥混凝土路面纵向裂缝和横向裂缝均有可能发生,但产生纵向裂缝的可能性大于出现横向裂缝的可能性,纵向裂缝的普遍存在有着路面结构方面的内在因素。建议结合各地的实际使用条件,对水泥混凝土路面的构造细节和受力状态做进一步探讨。     

基于疲劳寿命的对复合式基层沥青路面再思考

复合式基层沥青路面是一种新型的沥青路面结构型式。选取我国常见的半刚性基层沥青路面作为比照,以壳牌路面设计软件Bisar3.0全面计算两类典型路面的力学响应,据此基于疲劳寿命理论,采用我国现行沥青路面设计方法中推荐的疲劳方程,针对层间完全连续与层间不完全连续两种接触条件,得出两种疲劳指标控制模式下两类路面的相对寿命长短,从理论上进一步提示两类路面的破坏根源。结果表明层间不完全连续使结构受拉区扩大;复合式路面结构的弯拉水平明显低于半刚性路面;当以两种指标控制疲劳寿命时,复合式路面的疲劳寿命均高于半刚性路面;复合式路面的基层寿命高,可将破坏控制在表面,半刚性路面则由于基层寿命低而容易产生结构性损坏。     

减薄高模量沥青路面厚度的可行性分析

在沥青混合料中添加外掺剂提高沥青路面模量的同时,使建设成本增加,通过减薄沥青层厚度可获得经济效益上的平衡。对比分析了原路面与减薄后的高模量路面在沥青混合料层永久变形量、沥青层底拉应变、无机结合料稳定层层底拉应力及路基顶面竖向压应变四个设计指标下的力学响应。结果表明:减薄后的高模量沥青路面永久变形量降低、疲劳寿命略有提高。     

普通公路沥青路面裂缝开裂原因及修复试验研究

裂缝是路面常见的病害之一。为研究沥青路面裂缝开裂的修复方法以及产生裂缝的原因和机理,通过对比试验,采用高聚物对裂缝进行修复,比对修复前后的沥青小梁试件在不同温度下的抗弯拉强度,并得出:随着温度的逐渐升高,原状试件与修复后的小梁试件对于抗弯拉强度的效果逐渐接近;随着温度的升高两种试件的抗弯拉强度均有所下降;当温度达到35℃时,通过高聚物修复后的小梁试件的抗弯拉强度达到原状小梁试件的抗弯拉强度的85.71%。以产生较好的修复效果。     

干线公路沥青路面“长寿命”关键技术应用

干线公路沥青路面普遍采用二或三层水泥稳定碎石基层(约34～54cm)加铺二至三层沥青面层(约10～18cm)的结构形式。但半刚性基层反射裂缝问题一直未得到妥善解决,可以说反射裂缝是半刚性基层的"癌症"。薄层沥青面层(10cm左右),通常情况下在使用2～3年后出现反射裂缝; 5～8年后,裂缝、唧浆等病害迅速发展,导致结构性损坏,使用寿命一般在10年左右,就需进行结构性大修。结合滁州大道工程实践,采用填充式大粒径水泥稳定碎石基层关键技术,大幅提高干线公路沥青路面使用寿命。     

沥青路面长寿命加铺层疲劳性能试验研究

疲劳开裂是沥青路面使用过程中所必须面临的结构问题。从长寿命沥青路面设计理念出发,选取三种不同级配沥青混合料,采用应变控制的四点弯曲疲劳试验,对三种沥青混合料以及两组复合结构加铺层的疲劳特性进行分析,回归得到三种沥青混合料以及复合结构的疲劳寿命预估方程。研究结果表明:沥青马蹄脂SMA-16混合料+AG-20沥青混合料复合结构具有优异的抗疲劳性能,适宜用作沥青路面长寿命加铺层复合结构。     

高模量沥青混凝土的高温永久变形预估模型

根据粘弹性理论推导了沥青混凝土的高温永久变形的预估模型,根据重复荷载永久变形试验拟合得出其参数,并将高模量沥青混合料与基质沥青、SBS改性沥青混合料对比,结果表明：该模型可以较好的描述沥青混合料永久变形的变化规律,高模量沥青混凝土有着更好的抵抗永久变形的能力。     

高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面中应用的合理性研究

为了修筑更具耐久性的半刚性基层长寿命沥青路面,探究高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面应用的合理性及可行性,采用弹性层状体系模型分析了不同层间结合状态和不同下面层模量对路面典型结构力学状态的影响。进而通过不同温度、不同控制模式的四点弯曲疲劳试验,评价了高模量沥青混凝土的抗疲劳特性,采用累积耗散能指标将其与表面层材料进行了比较。结果表明:对于薄面层的半刚性基层沥青路面,当沥青面层与半刚性基层的层间结合状态不能处于完全连续状态时,沥青面层底部将会产生明显的拉应力和拉应变,沥青面层存在弯拉疲劳损伤的风险;随着下面层模量的增加,沥青面层底部的剪应力略有增加,而最大剪应力均值有所减小,有利于改善沥青下面层的抗剪能力;不同控制模式下高模量沥青混凝土的抗疲劳性能有所差别,而采用累积耗散能指标可以有效地将应力、应变两种不同控制模式的疲劳方程进行统一,20℃时高模量沥青混凝土具有更好的抗疲劳性能;在半刚性基层长寿命沥青路面中,下面层使用高模量沥青混凝土可以改善路面的抗车辙和抗疲劳性能,为实体工程建设提供一定的参考依据。