层间状态对直接式PFCC-PCC路面应力分布影响分析

针对在原普通水泥混凝土(PCC)路面上实施聚丙烯纤维水泥混凝土(PFCC)加铺层的路面结构的层间状态对结构内荷载应力及温度应力的分布状况影响进行分析。首先,根据路面结构及温度场自然边界条件建立路面结构有限元模型;然后,通过改变不同结构层间的摩擦系数确定影响荷载应力分布的结构层;最后,通过采用不同的对流交换系数实现对层间分离温度应力分布状态的分析。结果表明:综合考虑结构层间分离作用对荷载应力和温度应力分布产生的影响,采取直接式加铺PFCC面层时应采取增大层间摩阻作用的措施,以延长路面结构的使用寿命。     

旧沥青混凝土路面加铺水泥混凝土层路面结构温度应力分析

目前,国内外对普通水泥混凝土路面的温度应力进行了深入的研究,但对旧沥青混凝土路面上加铺水泥混凝土层路面结构温度应力研究尚未开展。根据路面温度应力的计算原理,以通用有限元软件ANSYS为基础,采用三维有限元法,对旧沥青混凝土路面上加铺水泥混凝土层路面结构的温度应力进行分析,探讨了加铺层路面结构层参数对温度应力的影响规律,为寻求加铺层结构设计方法提供理论基础及依据。     

复合式路面温度场分布与温度应力分析

PCC AC复合式路面是一种“刚柔相济”的路面结构形式。沥青混凝土上面层的存在,使得PCC AC复合式路面水泥混凝土板的温度应力与普通水泥混凝土路面的温度应力有较大的不同,并且沥青混凝土层厚度的大小直接影响水泥混凝土板的温度应力的大小。结合尉氏~许昌高速公路项目的实施,重点分析了PCC AC复合式路面的温度场分布与温度应力。     

旧水泥路面沥青加铺层温度荷载应力分析

针对目前旧水泥混凝土路面加铺沥青层存在的普遍现象,在分析沥青加铺层温度场及温度应力的基础上,对某公路不同沥青加铺层的温度荷载应力进行分析。结果表明:对旧水泥混凝土路面进行处治、修复和采取防范措施后加铺沥青层,效果较直接加铺沥青层应力状况有了明显改善,建议在实际工程中先改善传荷能力,再铺设STRATA应力吸收层。     

旧水泥路面加铺沥青层结构力学特性分析

采用沥青加铺层结构是修补旧水泥路面的有效方法,由于旧水泥路面裂缝的存在,沥青加铺层易产生反射裂缝.建立三维有限元模型,对水泥混凝土路面加铺沥青层结构的受力特性进行了分析,通过分别改变加铺层厚度,夹层模量及轴载,得出加铺层应力响应的变化规律,并对不同加铺层结构在温度荷载耦合作用下的应力进行了对比分析.其结论对实际工程中选...     

现行规范旧水泥混凝土路面加铺层设计的若干问题研究

结合潭耒高速公路旧水泥混凝土路面提质改造工程,针对目前国内常用的CRC+ AC复合式结构加铺、直接加铺沥青面层以及碎石化加铺沥青层3种加铺方案,探讨现行规范的旧路加铺层设计方法,指出其存在的不足并提出改进措施.研究结果表明:CRC+ AC加铺结构综合应力与普通混凝土板有很大不同,应针对这种结构确定更为明确的设计方法;直接加铺沥青层路面温度应力计算中可通过matlab软件回归延伸曲线,拓宽系数ζ'a图,加铺层设计引入满足防止荷载型及温度型反射裂缝要求的设计标准具有重要意义;碎石化沥青加铺层结构按半无限地基上的弹性层状体系理论方法设计得到的加铺层厚度初期实测弯沉代表值不能满足要求.     

旧水泥路面加铺沥青层结构温度场特性及数值模拟

为研究旧水泥路面加铺沥青层结构温度场特性,采用预埋温度传感器的方式实测路面温度场,根据传热学原理建立旧水泥路面加铺沥青层结构的非线性瞬态3D温度场计算模型。基于实测气象资料,用修正后的双正弦函数、Fourier级数分别表示气温、太阳辐射,作为模型边界条件,采用ANSYS对路面温度场进行数值模拟并与实测温度场对比。研究结果表明:旧水泥路面加铺沥青层结构温度场一天的变化趋势是先降后升再降,升温速率明显大于降温速率,正负温度梯度交替出现,易诱发温度疲劳裂缝;各路面结构层的温度、温度梯度和变温速率的变化幅度随着深度增加而减小,且峰值、峰谷出现时刻随深度逐渐滞后;路面最高温度、最大正温度梯度均出现在沥青加铺层,应提高沥青加铺层抗高温车辙的性能;加铺层有效降低了水泥混凝土层的温度翘曲应力;依实测气温资料修正后的双正弦函数可以很好地模拟近路表气温的日变化规律;路面结构温度场的模拟值与实测值的偏差在3℃以内,说明该温度场模型具有很高的预测精度。     

旧水泥混凝土路面加铺层中裂缝缓解层的有限元力学分析

旧水泥混凝土路面加铺改造后主要破坏来自于旧水泥混凝土路面的反射裂缝,如何防止反射裂缝的发生也是旧水泥混凝土路面加铺改造的难点.为此,研究采用大碎石沥青混合料作为裂缝缓解层,对比分析了大碎石沥青混合料、密级配AC-20混合料、级配碎石与水泥稳定碎石4种不同加铺层的结构应力,采用有限元分析方法分析了在最不利荷载作用下,温度应力、荷载与温度应力耦合作用下以及加铺材料中的孔洞对加铺层底应力的影响,发现大碎石沥青混合料裂缝缓解层对防止反射裂缝的发生具有良好的作用.     

层间黏结和模量衰减对路面加铺结构的影响

结合某高速公路原沥青路面状况和加铺工程实际,采用Bisar3.0软件针对性分析了层间黏结状态、原路沥青层模量衰减和两者耦合作用对力学指标的影响。结果表明:随既有路面沥青层模量的降低,加铺其上的水泥稳定碎石基层层底拉应力大幅增大,当其模量低于1 400 MPa时,加铺水泥稳定碎石基层的层底拉应力大于原路半刚性底基层的层底拉应力,成为结构验算的主控应力;层间黏结失效会显著增大层底最大拉应力;原路模量衰减和层间接触失效的耦合作用导致层底最大拉应力急剧增大;加铺设计中应合理选取原路沥青层的模量值,考虑层间黏结的衰减,必要时采取措施保证模量满足最小值要求和加强层间结合,避免路面结构的层底最大拉应力大于设计计算值,提高路面疲劳开裂寿命。     

碎石化的旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力分析和开裂预估

将碎石化的结构层分为上部、中部、下部3个部分,对其加铺层应力进行了分析,并对水泥混凝土加铺层的开裂进行了预估。结果表明:在进行碎石化层的水泥混凝土路面结构时,对路面寿命有较大影响的因素有行车道板间及板纵向的传荷能力、碎石化层温度梯度、下部模量、脱空面积以及水泥混凝土加铺层厚度,沥青混凝土夹层厚度、路肩和行车道、摩擦系数对路面结构使用寿命影响非常小,可忽略。在对疲劳开裂进行预估的时候,可以控制载荷疲劳应力的大小以及温度的疲劳应力,防止水泥混凝土路面板产生疲劳开裂,这样水泥混凝土的设计抗拉弯强度就会小于其综合作用力,并给出了疲劳断裂极限状态计算公式及相应的可靠度系数。     

接缝对旧水泥混凝土破碎板加铺层结构内力影响分析

旧水泥混凝土路面存在的接缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最为直接的原因之一.为此,建立三维有限元模型,分析了水泥混凝土破碎板裂缝接触状态,系统研究了水泥混凝土路面破碎后接缝变化对破碎板沥青加铺层结构荷载应力及温度应力的影响规律.结果表明:接缝宽度的适当减小虽然使加铺层接缝两侧弯沉值有所增加,但有利于降低加铺层中的荷载应力、温度应力,特别是大大降低弯沉差.建议在旧水泥混凝土板破碎实际施工中,尽量减小接缝宽度.     

CRC+AC复合式路面配筋率设计指标研究

连续配筋水泥混凝土(Continuously Reinforced Concrete,简称为CRC)+沥青混凝土(Asphalt Concrete,简称为AC)复合式路面的配筋设计方法尚不完善,根据气候条件,各地用的配筋量也有较大区别。在连续配筋水泥混凝土路面上加铺不同厚度的沥青层,将改变连续配筋水泥混凝土路面内的温度场和温度应力分布状态,并影响钢筋位置的裂缝宽度。文中利用自行开发的RP_TMP路面温度场计算程序,计算了5cm、10cm、15cm等3种加铺层厚度对水泥混凝土路面温度应力及钢筋位置裂缝宽度的影响;采用美国AASHTO2002设计指南中平均开裂间距和裂缝宽度确定方法,以裂缝宽度不超过0.5mm作为控制指标。计算结果显示,AC层的厚度每增加1cm,配筋率大约可以降低0.01%。研究计算结果可以用于指导复合式路面的配筋设计。     

路面加铺层间温度与水影响研究

近年来，沥青加铺层在国内外旧水泥混凝土路面改造工程中应用较多，水泥混凝土板与沥青混凝土加铺层之间的结构是保证加铺层结构体系正常工作的关键。但是，到目前为止，尚未对PCC-AC层间水稳定性进行全面而系统的研究，这在某种程度上制约着旧水泥混凝土路面沥青加铺学科的发展及其工程应用。因此，对路面加铺层间温度场的分布特性和变化规律及层间水稳定性进行研究，进而根据当地具体情况采取有效的措施，保证路面加铺层结构在最不利条件下不致损坏，同时也有助于分析路面加铺层各种损坏形式的产生机理，确保路面的强度参数。     

应力吸收层缓解沥青混凝土加铺层应力集中的数值模拟分析

沥青混凝土加铺层的反射裂缝,主要是由旧水泥混凝土路面接缝处应力集中导致加铺层应力过大而引起的。采用有限元方法对设置与未设置应力吸收层的加铺层结构进行对比分析可知,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置应力吸收层后,加铺层结构的荷载应力、温度应力及应力强度因子均有大幅度的降低,应力吸收层的模量越低,效果越明显。理论分析结果表明,应力吸收层可有效地缓解接缝处沥青混凝土加铺层的应力集中现象,延缓反射裂缝的产生与发展速度。     

基于旧路面破碎效果的加铺层结构荷载适应性研究

为了探索旧水泥混凝土板破碎后的模量变异性对路面加铺结构承载力的影响规律,构建了路面加铺层结构及水泥混凝土路面破碎层和基层的有限元数值模型,分析了旧水泥路面不同破碎效果下加铺层结构路面弯沉、层底拉应力和面层最大剪应力的变化规律。结果表明:破碎混凝土板顶面回弹模量大于250MPa时加铺层厚度可适当减小,破碎混凝土板顶面回弹模量在170～250MPa之间时应增大加铺层厚度,破碎混凝土板顶面回弹模量小于170 MPa时应增加基层厚度,提高加铺层承载力。     

应力吸收层防治沥青混凝土加铺层反射裂缝机理分析及应用

通过对旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层反射裂缝形成机理分析,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置了薄沥青混凝土应力吸收层.经工程实例应用,设置应力吸收层的沥青混凝土加铺层,在温度及荷载周期性反复作用下具有较强的抗反射裂缝能力,为旧水泥混凝土路面改造工程提供参考.     

特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层防裂机理分析

反射裂缝是旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的主要病害之一,目前尚无理想的解决方法,针对这一问题,提出了采用特粗粒径沥青碎石AM-40作为裂缝缓解层的方法,利用特粗粒径沥青碎石的多空隙结构阻断裂缝尖端的扩展路径,消散及吸收由交通荷载及环境温度变化所产生的应力及应变,减小接缝处加铺层的应力集中现象。采用三维有限元法对设置普通沥青混凝土与特粗粒径沥青碎石2种类型裂缝缓解层的加铺结构进行力学对比分析可知,后者的荷载应力、温度应力及耦合应力均小于前者的应力值。通过加铺层试验路观测与理论计算分析表明,特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层可有效地防止或减缓水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的反射裂缝。     

旧板破裂尺度对沥青加铺层反射裂缝及旧板回弹模量实测值影响分析

通过对旧水泥混凝土路面板进行破裂稳固处理,使板块有效尺寸减小,可以抑制或消除旧水泥混凝土路面上沥青加铺层内的反射裂缝。通过建立有限元模型,模拟分析了水泥混凝土路面板不同破裂尺度对沥青加铺层荷载应力、温度应力的影响。模拟分析结果表明,随着水泥混凝土板块尺寸的减小,沥青加铺层的荷载应力有一定程度的降低,而温度应力则出现大幅度的降低,最大温度应力出现在旧板块边缘中间处的沥青加铺层层底,说明破裂旧水泥混凝土路面能有效地控制沥青加铺层反射裂缝的产生。结合试验路的承载板试验数据,分析表明破裂后路面板块尺寸越小,旧路面作为新加铺层基层其回弹模量值越小,承载能力就越低。综合旧板块破裂尺度和反射裂缝与回弹模量的关系,建议旧路面板的破裂尺度宜在50~80 cm之间。     

考虑层间接触状态下的BFRC加铺层厚度研究

基于玄武岩纤维混凝土(BFRC)加铺层与原水泥混凝土层间剪切试验,得到BFRC与原路面的粘结性能参数,应用ABAQUS有限元方法,对BFRC薄层加铺路面结构进行数值模拟分析,对比三种层间粘结状态下与不同厚度的BFRC层层间剪应力的情况,得到了BFRC薄层厚度与层间剪应力的关系,并将有限元数值计算结果与实验值对比。结果表明:相同的BFRC层厚度时,随着层间摩擦系数的增大,层间的粘结剪应力越小;相同的层间摩擦系数,BFRC层厚度越大,层间剪应力也越小,同时得到不同的BFRC层层间粘结状态下适宜的加铺层厚度。论文研究结果为玄武岩纤维水泥混凝土加铺层设计提供了理论依据。     

土工织物对复合式路面结构内力影响分析

利用有限元软件分析了旧水泥混凝土(PCC)路面沥青混凝土(AC)罩面复合式路面结构用各种土工织物延缓反射裂缝的效果,发现土工织物夹层能显著改善加铺层底部的弯拉应力分布情况,但对于旧板接缝运动产生的剪切应力没有明显的效果,因此,该种路面结构仍然需要强调对旧路面板及其基础的处治。试验结果表明:加铺层厚度的增加也能够大大降低加铺层底部的弯拉应力,但厚度超过20 cm后,增加厚度不再是一个经济的办法。