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。     

硫酸盐盐渍化道路横向隆起的力学响应分析

针对沙漠区沥青混凝土道路因路基土硫酸盐盐渍化,土体膨胀所导致的路面横向隆起病害,为了研究病害不同发展阶段路面结构的受力特性及破坏形式,了解该类病害影响下路面结构所能承受的临界应力和破坏时隆起变形的临界挠度,以发生横向隆起病害的路面实体为研究对象,基于复合材料力学与弹性力学理论,结合病害实体基本特征及分布情况,将路面结构抽象简化为一层间接触良好、变形连续的整体式层状结构,构建了路面结构在路基盐胀作用及其自重影响下发生横向隆起病害的力学模型,推导了路面结构在路基盐胀作用及其自重影响下隆起变形的挠度方程。在此基础上,进一步求得了路面结构在上述作用下的应力、应变公式及整体式双层梁结构的刚度计算公式。之后,结合具体实例,分析了不同盐胀作用下,基层、面层的最大拉应力和挠度变化规律。根据路面结构参数与面层、基层的抗拉强度,通过所建力学模型中应力公式可判别在盐胀作用下路面结构基层、面层发生结构性破坏的时序。同时,对于既定参数的路面结构,利用模型中挠曲变形公式,可建立不发生由盐胀引起路面结构层结构性破坏所能承受的临界隆起高度和临界盐胀作用,有利于指导沥青混凝土道路盐渍化病害防治与路面结构组成设计。     

水平荷载作用下高模量沥青混凝土路面力学响应数值分析

为研究和改善行车水平荷载对沥青混凝土路面结构受力的影响,采用三维有限元方法分析计算了静载作用下各大小水平荷载作用时沥青混凝土路面结构的力学响应规律,对比分析了高模量沥青混凝土(HMAC)设置在路面结构不同层位对水平荷载和垂直荷载综合作用下路面结构力学响应的影响.结果表明:水平荷载的影响范围主要集中在路面上部6 cm范围以内;在较大水平荷载作用下,路面结构最大剪应力和最大拉应力峰值增大显著,容易造成路面结构的剪切和拉裂破坏;面上面层设置HMAC和上中面层设置HMAC能够有效地改善这些局部路段路面结构的抗剪切和抗拉裂性能,且在效果上后者优于前者.     

基于路面荷载作用的基坑抗隆起滑移数值分析

近年来,随着城市不断的发展,基坑规模也越来越大,基坑墙锚支护技术已逐步引入到沿海软弱地基的基坑工程中,为研究数值方法在模拟基坑支护结构变形中的应用,利用PLAXIS2D分别对基坑无护壁、基坑有护壁及基坑墙锚支护下的基坑开挖进行了数值模拟分析。基于Terzaghi地基极限承载力理论对土钉支护条件下基坑抗隆起进行了大量细致计算与实践应用对比分析,并基于路面荷载作用基坑边壁隆起滑移与墙锚支护隆起滑移控制展开系统分析,以Terzaghi极限承载力理论假设为前提分别建立基坑无护壁抗隆起滑移模型、基坑有护壁抗隆起滑移模型及基坑墙锚支护抗隆起滑移模型。研究结果表明:基坑无护壁支护情况下破坏形式及变形以滑移为主,基坑有护壁支护情况下滑移得到一定程度抑制,墙锚杆支护情况下基坑出现抗隆起滑移,墙锚杆支护有效控制了滑移变形,基坑出现微弱隆起滑移变形。     

硫磺改性沥青路面的力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件对半刚性基层硫磺改性沥青路面进行力学响应计算,将计算结果与SBS改性与基质沥青路面进行对比,结果表明:硫磺改性沥青路面层底弯拉应力显著大于SBS沥青及基质沥青路面,弯沉值小于SBS沥青及基质沥青路面;随着硫磺改性剂掺量增加,路面层底弯拉应力逐渐增大,弯沉值逐渐减小;并且随着沥青面层厚度的增加,面层底部主拉应力减小,弯沉值呈减小趋势。     

高模量沥青混凝土路面力学数值模拟

高模量沥青混凝土(HMAC)作为一种新型路面材料,具有模量高、抗车辙性能好、对低温开裂及温度疲劳开裂敏感性不强等优点,对于提高路面抗车辙能力非常有效。该文利用通用有限元软件ANSYS,对设置高模量沥青混凝土层的半刚性基层沥青路面的荷载响应进行数值模拟分析,结果表明高模量沥青混凝土可显著抑制车辙的产生,并推荐出高模量沥青混凝土层的模量和厚度的合理范围。     

水平荷载作用下沥青路面力学响应数值分析

为研究行车水平荷载对沥青路面结构受力的影响,采用三维有限元方法分析计算了不同水平荷载作用时沥青砼路面结构的力学响应规律,分析了半刚性基层厚度和土基模量对水平荷载产生应力的影响。结果表明水平荷载的影响范围主要集中在路面上部6cm以内,路表最大剪应力和最大剪应变随水平荷载增大而显著增大,半刚性基层厚度或土基模量的变化对水平荷载产生的应力影响不大。     

旧有水泥稳定基层对冷再生路面力学响应影响分析

结合国道325线魁奇路口互通（一期）工程辅道冷再生路面工程,就旧有水泥稳定基层对冷再生路面力学响应的影响进行分析,以便为冷再生路面结构合理设计提供理论依据。     

连续配筋混凝土路面早期力学响应现场测试与分析

为了确定环境荷载作用下连续配筋混凝土路面(CRCP)力学分析模型中的边界条件,对环境荷载作用下CRCP的早期应力、应变进行测试。将应变计植入无应力瓦中测试混凝土与应力无关的应变,将应变计纵向埋入CRCP不同深度处测试混凝土的总应变、钢筋的应变、混凝土的膨胀系数以及凝结时的温度和应变,并计算出混凝土的应力。结果表明:在进行环境荷载作用下CRCP应力、应变分析时,混凝土与钢筋不是完全粘结的,裂缝处不能采用固定或自由边界条件,测试出的裂缝处钢筋的应力可以直接体现在裂缝处边界条件中;路面开裂时混凝土的应力与直接拉伸强度比较接近。     

路面实体结构模型力学响应试验方法研究

为获得荷载作用下路面结构的实际力学响应规律,设计并完成了路面实体结构模型试验,讨论了试验方法的平行性和复现性,分析了3种典型路面结构模型的力学响应规律。结果发现:路面结构模型力学响应试验方法平行性、复现性、可靠性较好,可作为路面结构力学响应行为研究的一种有效手段;当试验条件相同时,不同路面材料的结构模型受力情况存在显著差别,水泥稳定碎石和沥青混凝土表面径向应变随着与荷载距离的增加呈现压缩-拉伸交替变化、具有明显的力学响应特征点,而水泥混凝土并无此现象;近荷载端沥青路面结构处于受压区,而稍远离荷载的位置则为受拉区,当荷载较重时,可能会引起沥青路面表面开裂,形成荷载型Top-down裂缝;路面结构模型力学响应试验可以反映路面材料在结构中的实际工作状态,能够为路面结构计算和材料参数确定提供参考。     

结构层模量对柔性路面力学响应的影响

为研究不同结构层模量对路面力学响应的影响,依据弹性层状体系理论,利用有限元软件计算不同模量下的柔性路面结构设计指标,并分析其变化规律.结果表明,中基层、下基层模量增加可提高沥青混合料层疲劳寿命,上面层、中面层模量增加可以减小沥青混合料层永久变形,路基模量越大,路基顶面竖向压应变和路表弯沉值越小.     

基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响分析

基于有限元软件ABAQUS,建立沥青混凝土路面结构三维有限元模型,分析了基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响。揭示了基层厚度、基层模量和基层与面层或底基层接触条件变化,对路表弯沉、面层层底拉应力和基层层底拉应力等路面力学响应量的影响规律;结合正交试验,提出了在基层结构参数中,路表弯沉受基层厚度影响显著,面层层底拉应力受基层与面层之间的接触条件影响最为显著,基层层底拉应力受基层模量影响显著。     

排水性沥青路面结构参数对路面力学响应的敏感性分析

文中采用正交分析方法分析排水层的厚度和模量、中面层的厚度和模量以及层间接触条件的组合变化对路表最大弯沉、排水层的层底最大拉应力和剪应力以及基层层底最大拉应力的影响,并运用相对极差对各结构参数的敏感性进行分析。     

层间接触条件对半刚性路面力学响应的影响分析

半刚性基层沥青路面为当前沥青路面的主要结构形式之一。以京津塘高速公路改扩建工程为依托,以壳牌设计软件BISAR3．0为计算工具,考虑层间光滑及层间连续两种层间接触条件,并用MATLAB7．0软件将各主要力学响应量进行三维化处理,对半刚性基层沥青路面在不同层间接触条件下的力学响应分布进行了全面的比较和分析。结果表明：当层间接触条件由完全光滑变为完全连续时,半刚性基层沥青路面的力学响应分布发生明显变化;与层问光滑条件下而言,层间连续条件下半刚性路面具有较明显的力学优势。     

水泥路面板高温隆起的力学机理分析

为了避免或延缓水泥路面板在夏季产生高温隆起现象,从力学机理的角度,探讨了水泥路面板在夏季高温隆起的原因,并举例计算水泥路面板板顶与板底全年最大的应力差及水泥路面板压曲临界应力。结果表明,仅从强度的角度来看,如胀缝设置不当,则旧水泥路面板在夏季都是危险的;如果胀缝功能得不到保证,厚度26 cm左右的水泥路面板,在夏季出现隆起的临界板长约为85 m。因此,建议在南方地区,对于4级及4级以下公路(特别是低造价的农村公路)广泛采用的素混凝土或低配筋混凝土路面,胀缝按80 m间距来设置是适宜的。     

层间接触状态对半刚性路面的力学响应

针对半刚性基层沥青路面的特点,考虑层间光滑及层间连续两种层间接触条件,运用BISAR3.0程序分析了其对半刚性路面结构中的最大层底水平弯拉应力、水平弯拉应变及层间剪应力因素的变化规律的影响。并用MATLAB软件将各主要力学响应量进行三维化处理,对个影响因素进行了全面的比较和分析。结果表明:当层间接触条件由完全光滑变为完全连续时,半刚性基层沥青路面的力学响应分布发生明显变化。     

轮载接地面积对路面力学响应的影响

本文通过计算不同轮载接触面积的工况条件下路面的力学响应量,得到路面在不同工况条件下路表弯沉值,应力,应变的变化幅度的大小。轮载接触面积对路表弯沉值影响不大,而对剪应力,剪应变,拉应力应变有较大的影响。     

沥青路面基面层间接触状态对路面力学响应的影响分析

为了研究不同层间处治对路面粘结性能的影响,以层间粘结系数 K为指标通过 BISAR力学软件对不同接接触条件下的沥青路面层间应力进行了分析。通过室内基面层间剪切试验对层间不同处治措施下的粘结系数 K进行了界定,并根据定结果分析了层间处治对路面性能影响,计算了不同处治条件下了路面疲劳寿命。     

城市交叉口路面结构的力学响应及车辙防治

为揭示城市道路交叉口车辙形成机理,采用有限元模拟的方法,分析城市道路交叉口区域路面结构在温度-荷载耦合作用下,轴载作用次数、温度、水平荷载、移动荷载等因素对沥青路面力学响应的影响,并提出相应的防治建议.     

路面响应传感器与路面结构交互作用分析

用三维有限元分析了传感器与路面结构的交互作用。结果表明,植入传感器的路面结构在荷载的作用下有局部应力集中现象发生,传感器的应力和应变响应小于路面结构在相同位置的实际响应。