车辙变形在上下面层分布情况调查分析

对已通车2年的某高速公路和已通车6年的某高速公路发生车辙路段进行调查测试与室内芯样测量分析,得出了车辙病害的主要特征,以及在两层式路面结构中的分布情况。测量分析结果表明,车辙深度较深(大于60mm)时,上、下面层均发生了较大的变形,且下面层的压缩变形率大于上面层;当车辙深度较浅(小于40mm)时,下面层的压缩变形率小于上面层。就对车辙的贡献率或者在形成车辙中所占的份额而言,上面层约占30%左右,下面层约占70%左右,这主要是下面层厚度是上面层的1倍所致。     

基于粘弹塑性理论的沥青路面车辙分析

应用粘弹塑性理论,研究了沥青混合料一维粘弹塑性本构关系,并运用ABAQU软件建立了柔性基层沥青路面车辙分析的有限元模型,研究了路面车辙的发展规律,经环道试验进行了验证。结果表明:荷载作用初期路面车辙发展较快,而后期车辙发展较慢;路面永久变形主要由绝对车辙引起,侧向隆起仅占15%~30%;随着沥青层厚度增加,车辙增加,但增加幅度逐渐减小;从表层开始沥青层的变形率随深度的增加而逐渐变大,在8 cm处变形率达到最大值,之后逐渐减小;沥青路面车辙主要产生在结构深度20 cm深度范围以内,尤其在4~12 cm之间。另外,进行了重载作用下的路面车辙模拟,对基于车辙等效的轴载换算进行了探讨,提出轴载换算系数为5.9。     

高速公路沥青路面车辙发展规律及影响因素分析

为掌握路面车辙深度的发展规律,选取江苏省不同交通等级的高速公路沥青路面路段,分析路面车辙深度随时间和空间的演变规律,建立两阶段车辙深度预估模型,并探究荷载和材料对路面车辙程度的影响。结果表明,随着通车时间的增长,路面车辙深度初期增长迅速,之后逐渐趋于平稳;随着车辙深度的增加,沥青路面车辙深度逐渐由上面层下移至中面层;车辙深度随着当量轴载作用次数(ESAL)的增加而逐渐增大,双层改性沥青路面的车辙年增量相对较小,而单层改性沥青和三层普通沥青路面的车辙年增量明显较大,荷载和材料性能是沥青路面产生车辙病害的主要影响因素。     

基于蠕变参数的沥青路面结构抗车辙性能评价

为了评价各种路面结构的抗车辙性能,建立基于蠕变参数的非线性有限元模型,对3种不同的中下面层沥青混合料路面结构进行车辙深度计算。结果表明：路面结构产生的车辙断面均呈现“W”形分布,车辙最大值出现在车轮轮迹正下方,由于中面层的横向迁移,两端产生了隆起变形。3种路面结构的车辙发展与沥青混合料的蠕变规律相符合,SBR沥青混合料作为中下面层的路面结构抗车辙性能最好,70＃沥青混合料路面结构的抗车辙性能最差。     

沥青混凝土桥面铺装车辙变形的非线性有限元模拟分析

利用通用有限元程序ABAQUS对混凝土梁桥沥青混凝土铺装层的车辙问题进行了非线性有限元模拟计算与分析.采用时间硬化的蠕变模型,考虑横向加载位置对车辙深度的影响,着重研究了车辙发展的历史,分析了构成车辙的主要因素.认为横向加载位置对车辙影响不大;车辙早期以沥青混凝土压密为主,后期则以水平流动变形为主;它主要发生在沥青铺装...     

长大纵坡路段沥青路面车辙规律和影响因素

为了探明长大纵坡路段车辙的分布特征及影响因素,改善沥青路面的抗车辙性能,以铜黄高速公路为依托,调查了该公路的日平均交通量和长大纵坡路段的车辙病害。首先,通过测量不同长大纵坡路段的车辙深度,分析了车辙沿深度方向的分布特点;其次,通过开挖典型车辙断面,分析了车辙在路面结构层内的分布规律;再次,钻取了典型车辙病害路段的圆柱形路面芯样(芯样直径150 mm),并结合圆柱形试件车辙试验(CSWTT)结果,揭示了长大纵坡路段沥青路面车辙的分布规律和产生机理;最后,分析了纵坡坡度与坡长、行车速度、温度、沥青混合料材料特性等因素对长大纵坡路段车辙的影响,同时提出了改善沥青路面长大纵坡路段抗车辙性能的建议。结果表明:长大纵坡路段沥青路面的车辙主要分布于中、下面层;长大纵坡路段的车辙主要由压密变形和剪切流动变形组成,前者来自于行车荷载的碾压,后者则是由沥青混合料在多因素(重载、高温、慢速等)耦合作用下的抗剪切能力不足引起,且后者对车辙产生的贡献率更大;当其他条件相同时,坡长对车辙的贡献率高于坡度,当纵坡坡长较长(超过或接近临界坡长),坡度较大(3%)时,则车速降低最快,相应地,长大纵坡路段沥青路面车辙最为严重。     

基于连续加载试验的PAC排水路面车辙变形研究

为研究排水沥青路面车辙变形规律,通过室内连续加载试验,分析排水沥青路面混合料的车辙变形以及路面整体结构的车辙变形。同时采用有限元模拟沥青路面高温车辙变形情况,分析多孔沥青路面上、中和下面层车辙发展规律,并结合试验段,采用路面全厚度结构连续加载试验进行排水沥青路面整体结构车辙变形试验验证。     

基于分布式光纤形状传感的沥青混合料车辙变形监测研究

车辙是沥青路面典型的病害形式，其现有的检测及评估方法大多存在表观性。因此，对沥青路面结构内部车辙的演变过程、横断面形状进行监测和评估具有重要意义。引入分布光纤形状传感技术，研发了可用于沥青路面的柔性分布式光纤形状传感器，通过理论分析和标定试验明确了其形状测试原理。将分布式光纤形状传感器植入车辙试件，采用光频域反射设备(OFDR)对室内车辙试验进行了加载全过程的实时监测，获取了沿车辙横断面上各测点的时程应变数据。进而，采用空间曲线理论中的Frenet-serret方程，提出基于分布式光纤传感技术的车辙横断面二维形状重构算法，得到发生累积变形时分布式光纤形状传感器的形态演变曲线。提取重构曲线中荷载作用位置处的位移与车辙仪位移传感器数据进行对比，平均相对误差仅为0.981%,证实上述方法可以实现车辙变形的准确监测。最后基于重构得到的车辙横断面形状，分析车辙变形的演变规律，结果表明其与沥青路面永久变形发展阶段中的压密、流动过程具有较好的对应关系。创新性地提出了基于分布式光纤形状传感技术的沥青混合料车辙变形监测方法，有助于明晰沥青路面结构内部车辙类病害的发展规律和横断面形态，为道路基础设施全寿命...     

长大纵坡水泥混凝土桥面铺装力学行为

以水泥混凝土桥面铺装层为研究对象,针对长大纵坡桥面铺装层容易产生推移和车辙的病害问题,采用ABAQUS软件,建立足尺的三维实体钢筋混凝土简支T型梁桥以及沥青混凝土桥面铺装层模型,选取4种坡度,分别对上坡、下坡、紧急制动以及车辆重复荷载作用等4种受力模式进行分析,得到铺装层纵向最大剪应力、沥青混凝土铺装层和水泥混凝土桥面板层间剪应力分布规律,以及50万次荷载作用下的车辙深度变化规律,较好地解释了病害产生的力学行为机理.     

重载高温区沥青路面车辙的力学机理研究

对北京市南六环路车辙病害调查发现车辙变形全部发生在沥青层,且主要发生在中、下面层,应用Bisar3.0程序分析沥青层在标准设计状况、重载、高温和重载高温组合作用下的剪应力分布规律.结果表明:重载高温下沥青路面所受的剪应力远远大于标准设计状况,建议采用抗剪强度作为重载高温区沥青混合料性能的控制指标之一.     

泡沫沥青冷再生混合料MMLS3试验轮辙曲线特征及影响机理

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS3加速加载试验，研究泡沫沥青冷再生混合料的长期使用性能，探讨泡沫沥青冷再生混合料的车辙变深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征，给出泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势，并对不同加载次数下轮迹处MMLS3试件进行X-ray无损扫描，分析不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的空隙率分布特征及粗集料运动规律，揭示泡沫沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律。研究结果表明：对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件，轮迹处车辙沿横断面分布呈U形；掺加1%~2.5%水泥后，泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形，可采用车辙深度R_DD=AN^B预估不同加载次数N下的车辙深度发展规律；MMLS3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段，即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段；重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形和集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移，粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。     

沥青路面车辙变形特性及其影响因素分析

针对高速公路沥青路面日益严重的车辙病害进行调查,选择代表性路段钻芯取样,分析路面车辙变形分布特征以及混合料密度和沥青含量变化规律,研究混合料空隙率、级配指数及车辙变形率与路面车辙深度的关系,并采用灰色理论对影响混合料抗车辙性能的因素进行灰关联分析。结果表明:中面层对路面车辙贡献率最大,伴随着车辙变形存在混合料进一步压密、沥青流动迁移现象,在空隙率、级配指数、车辙变形率、中面层4.75 mm通过率和粉胶比五个因素中,车辙变形率与车辙深度有最大的灰色关联度,对车辙深度的影响最为显著,可充分体现沥青混合料的抗车辙性能。     

高速公路沥青路面高温车辙的调查与试验分析

高速公路沥青路面的车辙是路面主要病害之一,通过对某一高速公路沥青路面的调查与室内试验分析,对车辙发生的规律和时间进行了分析与研究。调查分析结果表明,沥青路面不同层位的车辙贡献量也不同,不同表面层在相同荷载作用下的总车辙量基本相同,同时表面层的厚度变化也较小,说明沥青路面的车辙主要发生在中面层。室内试验表明,沥青路面的车辙与环境温度关系极大,尤其是在沥青的软化点附近,动稳定度和总变形量有明显的拐点。因此,在高温季节通过控制一定时间区段重车的通行是减少车辙的主要手段之一。     

基于MMLS1/3试验泡沫沥青冷再生混合料轮辙曲线特征及粗集料运动规律

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS1/3加速加载试验,探讨了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征,分析给出了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势;对不同加载次数下轮迹处MMLS1/3试件进行X-ray无损扫描,分析了不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的轮辙曲线特征及粗集料运动规律。结果表明,对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件,轮迹处车辙沿横断面分布呈U形,掺加1%~2.5%水泥后泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形,可采用RDD=A×NB预估不同加载次数(N)下的车辙深度(RDD)发展规律;MMLS1/3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段,即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段;重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形、集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移,粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。MMLS1/3试验过程中压密变形主要是由车辆荷载的进一步压实作用引起,主要造成泡沫沥青冷再生混合料中大孔数量减少,微孔数量增多;试件破坏阶段泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量减小,大于1mm3空隙数量增多。掺加适量水泥可约束泡沫沥青冷再生混合料集料产生水平转动位移,具有维持加载过程中泡沫沥青冷再生混合料空隙形状和孔级配变化不大的作用。     

连续变温沥青路面车辙变形数值模拟

采用ABAQUS有限元软件建立三维半刚性基层沥青路面结构的温度场模型,输入某地区夏季高温1天24 h温度,考虑了沥青路面材料性质(弹性模量、蠕变参数)随温度变化的特征,进行持续变温的车辙变形模拟分析。主要研究高温时,路面在不同行车速度作用下,不同深度结构层竖向变形、剪切蠕变、压蠕变规律。结果表明:竖向变形、剪切蠕变、压蠕变值在整个行车道路横向范围内呈正负交替变化。不同层位的竖向变形、剪切蠕变、压蠕变变化规律不相同,但同一层位变化规律是一致的,都随着行车速度的降低而增加,而且发现当车速处于中低速(30~80 km/h)时,车速增大对竖向变形、剪切蠕变和压蠕变的减小程度均明显高于中高速(80~120 km/h)。路表位置轮载外侧边缘受到拉、剪切的综合作用,也验证了拉应力和剪应力作用下,轮胎轨迹外侧边缘容易出现纵向裂缝。而路表正最大剪切蠕变出现在左侧轮迹内侧右边缘,负最大剪切蠕变出现在右侧轮迹内侧左边缘。所以在路表处轮迹内侧边缘容易出现剪切破坏的裂缝。剪切蠕变、压蠕变主要出现在中面层(4~10 cm范围内)。在沥青路面设计时,上面层与中面层需要选择时间硬化蠕变模型中A,n参数变化对温度敏感性小的沥青混合料,以提高沥青路面的抗车辙能力。     

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。     

大粒径沥青混合料高温性能对比分析

为了评价大粒径透水性沥青混合料的高温性能,采用车辙试验测试了不同厚度的LSPM-30车辙试件的动稳定度,推荐了适宜的车辙试件厚度。然后采用该厚度推荐值,测试了不同结构类型的大粒径沥青混合料的动稳定度和总变形量,同时分析了其车辙发展规律。试验结果表明:推荐8cm厚度作为LSPM-30车辙试件的标准厚度;骨架型的大粒径沥青混合料高温性能优于悬浮密实型的大粒径沥青混合料;车辙试验变形曲线初始变形阶段和线性发展阶段的割线斜率可以分别用于评价大粒径沥青混合料早期车辙深度和长期高温稳定性。     

反映车辙产生特征的最大剪应力取值方法研究

针对剪切流变主要产生于中面层这一车辙产生特征,提出更为合理的最大剪应力取值方法.利用有限单元法分析了不同类型路面结构沿荷载中心横断面的最大剪应力整体分布规律,提出了3种改进的最大剪应力取值方法;通过不同取值方法对应的永久变形预估方程分析沥青层变形,选出了最优取值方法.结果表明:取双轮荷载单轮中心、邻近外侧边缘与两者中点3个位置作为最大剪应力计算位点,以同深度各位点平均值作为该深度最大剪应力分析值,可合理反映不同路面结构沥青层内的受剪状况和剪切流变特征,得到合理的永久变形预估方程.     

基于温度场的混合式基层沥青路面结构车辙数值模拟分析

为了研究基于温度场的混合式基层沥青路面结构的车辙性能,以广西地区气候特征为例,针对混合式基层沥青路面结构特点和现有研究的不足,运用有限元方法,借助ABAQUS计算了4种不同组合的路面结构的温度梯度分布和车辙深度。结果表明:采用连续变温的沥青路面车辙模拟分析方法更符合实际情况;通过合理的结构设计,混合式基层的抗车辙性能比半刚性基层沥青路面更优越;以水稳为底基层,级配碎石为过渡层及大粒径沥青碎石混合料作下面层的混合式基层沥青路面结构,不仅有利于减少路面裂缝的产生,改善沥青路面的内部排水,而且不会因其剪切破坏而产生更严重的车辙;沥青路面中面层是车辙变形的主要层面,厚式沥青路面结构的抗车辙性能欠佳,但通过合理的结构设计,也不会出现过于严重的车辙现象。     

三层式沥青面层车辙组成及发展的调查与分析

对于层间连续理想的三层式沥青面层,发生车辙变形的主要层位通常为中面层,但层间污染、沥青层厚、各层模量差、压实度等因素影响三层式沥青面层的车辙组成与发展。文章采用开孔检查、抽芯检测等手段对某高速公路一般路段、桥面铺装、层间污染处、轮迹处、路肩处车辙组成进行了比较分析,并采用旋转轮载车辙仪检测路面各层变形发展趋势,指导修建了9种不同结构形式的沥青路面车辙维修试验段,没有出现车辙病害。