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。     

基于沥青路面结构层疲劳寿命的路面结构层模量组合研究

考虑路面各结构层不同的模量组合,建立不同路面结构的有限元模型,分析基层模量和底基层模量对于沥青面层层底拉应力和底基层层底拉应力的影响规律,并通过沥青路面抗疲劳开裂的经验公式,预测不同路面结构组合的沥青路面疲劳寿命,分别对沥青面层和基层合理的模量组合,以及底基层和路基模量匹配进行研究.结果表明:当面层与基层模量比值(E面层/E基层)小于1.8时,沥青面层疲劳寿命随E面层/E基层的增加迅速降低,E面层/E基层大于1.8时,面层疲劳寿命随E面层/E基层的增加缓慢降低,疲劳寿命预测值降为2.3万～160万轴次;底基层模量和路基模量比值(E底基/E路基)较低时,底基层疲劳寿命随E底基/E路基的增加迅速降低,E底基/E路基大于20∶1时,底基层疲劳寿命缓慢降低,疲劳寿命的预测值已经降低到200万标准轴载作用次数以下;通过考虑E面层/E基层和E底基/E路基的路面疲劳寿命等值线图,可以确定路面设计疲劳寿命对应的E面层/E基层和E底层基基/E路基的合理取值.     

长寿命沥青路面结构材料参数变化的力学响应

在车轮荷载作用下,长寿命沥青路面结构层材料模量变化时,其力学响应有很大不同。文中选取合理路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结了结构层材料模量变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势,为长寿命沥青路面的实践、设计理论与设计方法的研究提供理论参考。     

沥青路面力学响应监测与分析

为研究沥青路面在车辆荷载作用下的力学响应,依托实体工程,提出了沥青路面力学响应监测方案,包括传感器布设方案、动力响应测试方案和动力响应分析方法,可以指导沥青应变计、基层应变计、压力计施工。现场测试结果表明：建立了4个不同位置处的沥青层层底横向应变的时程曲线,沥青层层底横向应变受到车轮与传感器间相对位置的影响较大。分析了沥青层层底纵向应变的时程曲线,表现为“压-拉-压”交替变化波形。当前轮或后轮驶向和驶离传感器时,纵向应变时程曲线均呈现受压状态。分析了沥青层层底竖向应变的时程曲线,呈现“拉-压”交替变化。当前轮或后轮驶向和驶离传感器时,竖向应变时程曲线均呈现受拉状态。建立了底基层层底纵向应变的时程曲线,在移动荷载的作用下,均呈现受拉状态。当车轮位于传感器正上方时,拉应变达到最大值。分析了路基顶面应力时程曲线,在移动荷载的作用下,呈现受压状态,且后轮引起的压应力远大于前轮。当车轮位于传感器正上方时,压应力达到最大值。     

基于结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计新思想

为了建立科学的耐久性沥青路面设计新思想,通过力学分析探究了沥青路面近表面的应力分布特征,论证了以路表荷载作用区边缘作为沥青路面破坏源的合理性。针对中国现行沥青路面疲劳设计方法的缺陷,开展了沥青混合料疲劳试验,在考虑加载速度影响的基础上,建立了以真实应力比表征的沥青混合料疲劳方程。结合中国沥青路面各结构层设计寿命相等所诱发的问题以及实际沥青路面结构的破坏特征,提出了各结构层自上而下设计寿命递增的沥青路面结构设计新思想和耐久性沥青路面结构设计新理念。结果表明:沥青面层近表面是其真正的破坏源;基于真实应力比的疲劳方程反映了材料的本质特征;耐久性沥青路面的各结构层应采用疲劳寿命递增的方法进行设计。     

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.     

长寿命沥青路面结构力学响应的三维有限元分析

长寿命沥青路面是国际道路工程界提出的新技术。本文运用三维有限元程序对4种路面结构进行对比应力分析，分析了结构组合变化对层底弯拉应变的影响。为设计长寿命路面结构提供了必要的理论基础。     

基于力学响应敏感性的沥青路面设计指标分析

以云罗高速公路无机结合料稳定类沥青路面试验路给定的结构型式为基础,分别针对2006版、2017版《公路沥青路面设计规范》和壳牌(SHELL)设计法中的设计指标,利用四因素三水平正交试验,得到极差以进行力学响应的敏感性分析。敏感性分析结果表明:2017版《公路沥青路面设计规范》克服了2006版设计规范中的弯沉难以协调各项单项指标及路面结构型式单一的缺点,2017版设计规范中的设计方法更具有开放性,设计者可选择空间更大。     

倒装基层沥青路面力学响应的灰关联分析

为了研究交通荷载作用下倒装基层沥青路面的力学响应,采用灰关联熵分析方法计算分析了沥青层厚度、级配碎石层厚度、水稳层厚度、沥青层模量、级配碎石层模量和水稳层模量对力学响应指标的影响的显著程度。结果表明:水稳层厚度、沥青层厚度和水稳层模量对沥青路面抗车辙破坏有显著的影响,因此从抗车辙的角度考虑,应适当增加沥青层和水稳层厚度,提高水稳层模量。影响沥青层疲劳寿命的最主要因素为沥青层厚度,影响无机结合料层疲劳寿命的最主要因素为级配碎石层模量,因此从路面抗疲劳性能考虑,应该重点增加沥青层厚度和提高级配碎石层模量。     

掺加玄武岩纤维的沥青路面结构层选取对比研究

借鉴纤维提高沥青混合料路用性能这一优点,选用新型的路用玄武岩纤维,以常见密级配、间断级配沥青混合料AC—30、AC—20以及SMA—13为依托,对基质沥青纤维胶浆和改性沥青纤维胶浆及其相应的沥青混合料的高温稳定性能进行了研究。研究结果表明：玄武岩纤维对基质沥青和改性沥青胶浆抗车辙因子均有显著提高,抗剪切能力明显增强;玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度和残留稳定度均得到提高,不同的沥青混合料玄武岩纤维最佳掺量不同,且对AC—20混合料的改善效果最为明显。研究成果可为玄武岩纤维在道路工程中的应用提供参考。     

长寿命沥青路面结构三维空间力学响应分析

针对长寿命沥青路面结构在轮载作用下力学响应分布特点研究成果的现状,采用合理的网格划分方法,建立了科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结出其在轮载作用下力学响应分布特点。     

长寿命沥青路面结构粘弹性力学响应分析

沥青混合料具有粘弹性特性,为客观反映长寿命沥青路面结构的行为特性,该文首先对SMA13和AC-10两种沥青混合料进行弯曲蠕变试验,通过拟合得到其粘弹性力学参数,随后采用三维有限元方法,对一种混合式基层长寿命沥青路面在不同温度下的力学响应进行了线粘弹性分析.结果表明:路表轮隙弯沉值、路面结构沥青层底拉应变和基顶压应变都随着荷载作用时间的增加和温度的升高而逐渐增大.低温时,沥青路面结构的粘弹性特性不明显;温度较高时,沥青路面结构的粘弹性特性表现显著,路表轮隙弯沉值、沥青层底的拉应变和基顶压应变的变化较大.     

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。     

基于Abaqus的两种柔性基层沥青路面车辙对比分析

通过室内试验和优化设计确定以ATB-30和级配碎石为基层的两种柔性基层沥青路面结构,利用Abaqus软件建立路面结构分析模型,结合单轴蠕变试验获取沥青混合料蠕变参数,从影响车辙的主要因素出发,建立4个工况的分析过程,通过改变单一影响因素的方法获得模拟结果并做相应的对比分析。结果表明:有限元的模拟完全符合沥青路面车辙变形的规律,作图分析表明:级配碎石柔性基层沥青路面具有更好的抗车辙能力,利用设计年限内车辙变形的拟合公式,可以计算预计年限的车辙值,对所建道路进行实时观测,通过与预测值的比较,可以制定合理的预防方案,从而为沥青路面的养护和维修时机进行及时预警。     

沥青路面结构三向应力响应对比分析

以云罗高速公路长寿命试验路为依托,针对半刚性基层、刚性基层及组合式基层沥青路面的三向应力分布特性,以弹性层状体系理论为依据,以力学软件BISAR3.0为计算工具,对八种结构的三向应力进行了对比分析,研究面层厚度及各结构层模量变化对三向应力响应的影响。结果表明:提高面层模量和厚度、适当增加基层模量和土基模量可以优化沥青路面结构受力,但基层模量不宜增加太高。     

沥青路面结构两阶段寿命预估

基于传统疲劳强度理论,用修正系数的方法来估计裂缝扩展阶段的寿命没有任何的理论依据.提出两阶段方法预估沥青路面结构的疲劳寿命,运用有限元方法对沥青路面进行疲劳断裂分析,研究沥青路面裂缝的扩展规律.     

沥青路面结构层路用性能及配合比设计方法分析

本文通过论述高速公路沥青路面不同结构层的路用性能,分析探索不同结构层沥青混合料配合比的设计方法,并分析了不同沥青混合料配合比设计方法的适用性。     

基于抗裂考虑的沥青路面力学响应

为了研究沥青混凝土路面半刚性基层收缩裂缝处应力分布规律,分析应力与面层厚度之间的关系,建立了带有基层反射裂缝的有限元模型,分析了轮载作用于裂缝边缘处时路面应力分布规律,同时对不同面层厚度下裂缝位置应力分布进行研究,并得出路面厚度与裂缝位置应力大小的关系.     

结构参数对倒装式沥青路面力学响应影响分析

采用Bisar软件建立路面结构计算弹性层状体系模型,通过改变级配碎石（水稳）基层的厚度和模量,对倒装式沥青路面力学响应进行分析,揭示了级配碎石（水稳）基层的厚度和模量变化对沥青路面弯沉、沥青面层层底拉应力和水稳基层层底拉应力等路面力学响应的影响规律;结合正交试验,提出在基层结构参数中沥青路面弯沉主要受级配碎石基层模量和水稳基层厚度的影响,沥青面层层底拉应力基本不受基层厚度和模量的影响,因而应考虑面层与基层间的粘结情况,水稳基层层底拉应力主要受水稳基层厚度的影响。     

沥青路面下封层力学响应及抗剪强度试验

针对沥青路面下封层因层间接触条件和粘结性能不良而导致薄沥青面层易出现滑动、推移等早期破坏的问题,采用BISAR 3.0程序计算分析了层间不同接触状态时的下封层剪应力分布,并选用70#道路石油沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青3种下封层粘结材料与不同粒径、不同撒布量的集料铺筑下封层试验段,对试验路芯样进行不同温度下的直剪试验,并应用数据分析软件Origin 8.0分析了封层层间抗剪强度的影响因素,进而确定了封层SBS改性沥青最佳洒布量为1.7~2.0 kg.m-2、石料适宜粒径为5~10 mm、最佳覆盖率为40%~50%。结果表明:良好的层间处治能够大幅提高沥青路面疲劳寿命,防止夏季高温时行车荷载作用下路面层间出现滑移而导致的结构性破坏。