半刚性基层长寿命路面结构和材料设计研究

结合长寿命路面工程实例,从结构设计和材料设计方面对半刚性基层长寿命路面应用进行了探索性研究。针对我国近几年来高等级公路沥青路面早期损坏现象调查、损坏原因分析与结构计算结果,结合试验路段高等级公路重载交通的状况,提出本次长寿命路面结构组合设计思路;综合考虑各种沥青路面结构层组合方案在结构设计时中的受力特点及所需考虑的损坏类型,提出本次长寿命路面设计指标和相关的设计参数,并针对不同结构层提出了具体的材料性能要求。通过室内试验和现场检测结果表明:各结构层所用的沥青混合料各项路用性能均满足设计要求,半刚性基层沥青路面具有足够的承载力,其路面结构满足长寿命设计标准。     

半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性研究

针对半刚性材料作为长寿命沥青路面基层使用问题,通过拟定典型路面,采用BISAB3.0计算了不同沥青层厚度下半刚性基层沥青路面的承载能力和疲劳寿命,分析了沥青层加厚对半刚性基层的基层应力和半刚性材料干缩、温缩的影响,研究了半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性.结果表明:相同荷载作用下,沥青层厚度增加,半刚性基层层顶压应力和层底拉应力明显减小,基层疲劳寿命大幅提高;半刚性基层受温度、水等外界因素影响明显减弱,半刚性基层的开裂、冲刷和路面反射裂缝等问题得以有效控制.     

结构层厚度对重载交通半刚性基层沥青路面使用寿命的影响分析

厚度计算是半刚性基层沥青路面设计的首要任务,结构层厚度会直接影响到沥青路面结构的受力特性及使用寿命。应用SHELL设计方法的BISAR3程序,系统分析各结构层厚度变化对重载交通沥青路面路受力特性以及路面结构疲劳寿命的影响,阐述了面层、基层、底基层厚度对并重载交通半刚性基层沥青路面的使用寿命的影响规律。通过参数的敏感性分析计算,给出了重载交通半刚性基层沥青路面使用寿命的预测模型,有利于合理选择路面结构层厚度,做到工程造价与使用寿命的协调统一。     

半柔性材料用于长寿命沥青路面基层适用性研究

通过拟定典型路面结构,并假设层间连续,采用BISAR3.0计算了不同基层厚度下半刚性基层长寿命沥青路面和半柔性基层长寿命沥青路面的受力状态,分析了半柔性和半刚性材料的温缩性能,研究了半柔性材料用于长寿命沥青路面基层的适用性,结果表明半柔性基层长寿命沥青路面对重载有良好的适应性。     

重载交通下不同基层类型沥青路面结构应力分析

基于我国沥青路面设计理论及标准,参考实际沥青路面结构,选取不同的沥青路面结构与材料参数,如结构层厚度、模量和泊松比等,采用BISAR3.0路面力学计算程序计算分析不同基层类型对沥青混凝土路面结构内部应力状态的影响。结果表明,柔性基层路面与半刚性基层路面的破坏机理存在明显差异,为了实现2种路面的优势互补,应将柔性基层与半刚性基层的结构进行合理的优化组合,以弥补柔性基层和半刚性基层沥青路面的缺陷。     

干线公路沥青路面水平裂缝破坏力学机理研究及对策

以干线公路半刚性基层沥青路面产生的水平裂缝为研究对象,采用力学分析软件计算在标准轴载和超载作用下的力学响应。通过对路面结构层应力应变特性及最大剪应力随深度变化特点分析,结合路面实际破坏现象,揭示了干线公路半刚性基层破坏的根本原因在于:沥青面层薄,高剪应力区位于半刚性基层上,半刚性基层竖向受剪超过其抗剪强度就产生水平裂缝。为提高半刚性基层疲劳寿命,避免路面早期病害,应采取如下措施:结构层中沥青路面厚度至少提高到12cm,施工中基层应采用一次压实成型,形成整体性好的高性能半刚性基层,同时养生期严格控制车辆通行。     

沥青路面结构参数变化对结构特性的影响分析

结构层厚度和模量是沥青路面结构设计中的重要参数。该文采用三维有限元计算模型,分析了路面结构厚度和模量变化时的力学响应变化趋势。结果表明,随着沥青层厚度的增加与半刚性基层厚度的减少,最大弯拉应变呈明显的减小趋势;随着基层模量的增加,最大剪应力呈明显的增大趋势。分析结果为设计长寿命沥青路面提供了力学理论基础。     

路面结构厚度对沥青面层疲劳寿命的影响

为了分析路面不同结构层的厚度对沥青面层疲劳寿命的影响,采用有限元分析软件ANSYS对路面结构受力情况进行模拟,并依据课题组对沥青混凝土疲劳寿命的研究成果,对不同路面结构厚度下沥青面层底面的受力情况和疲劳性能进行分析。结果表明:路面面层底面拉应力随路面结构厚度的增加而不断减小,其减小幅度随路面结构层厚度的增加而减小;面层底面应变随路面结构层厚度的增加不断减小,且减小幅度随路面结构层厚度的增加而减小;面层疲劳寿命随路面结构层厚度的增加而增加。     

连续配筋混凝土刚性基层复合式沥青路面结构组合优化及疲劳性能分析

分析了连续配筋混凝土刚性基层复合式的优缺点,并根据各层的功能性特点,分析其各结构层的材料类型及合适的厚度范围,提出“按连续配筋砼基层作为计算疲劳层,将沥青表面层作为大修年限”的理念进行长寿命路面结构设计.最后分析了各路面结构层的计算参数对其疲劳寿命的影响.     

半刚性基层材料病害原因与防治措施

分析了半刚性材料干燥、温度收缩原理,并对半刚性材料的开裂及疲劳破坏进行了分析。通过对不同基础强度半刚性路面的疲劳寿命进行计算表明,提高基础承载能力可显著提高半刚性材料路面的寿命和耐久性。在分析的基础上,介绍了半刚性基层路面病害的预防及处理。     

半刚性与半柔性基层材料性能及适用性对比

针对目前半刚性基层沥青路面使用早期就发生破坏,导致路面使用寿命缩短的现象,通过半刚性材料和半柔性材料优缺点及结构适用性的对比分析,提出采用复合式基层和半柔性基层作为结构层的路面结构能很好地解决中国沥青路面早期损坏问题。     

重载交通半刚性基层沥青混凝土路面结构应变分析

以多层弹性层状体系理论双圆均布荷载为基础,结合国外长寿命路面设计方法及要求,对重载情况下半刚性基层沥青混凝士路面的沥青混凝土层拉应变分布规律进行研究.结果表明.对于半刚性基层的长寿命路面而言,有必要将中面层底部的拉应变作为控制指标之一.在半刚性基层的长寿命路面设计中.控制指标不仅要考虑沥青混凝土层层底拉应变.也要考虑沥青混凝土表面层的托应变.     

普通干线公路半刚性基层沥青路面破坏机理及控制措施

为了研究干线公路沥青路面破坏机理,提高干线公路耐久性,通过对湖南省多条普通干线公路现场调研与路面钻芯分析,对沥青路面半刚性基层产生的断桩、裂缝等病害产生机理进行了研究。选取干线公路重交通等级沥青路面典型结构,建立路面结构分析模型,借助BISAR有限元软件分析在标准轴载和超载30%两种情况下路面的受力状态,同时考虑水平力对应力分布的影响。研究结果表明:垂直荷载越大,剪应力水平越高,车辆超载不影响最大剪应力出现的位置;对比3种基-面层层间结合状态下路面应力应变,发现基面层间一般处于连续或半连续状态,不会出现界面完全光滑状态。计算结果显示:沥青面层小于10 cm的薄层路面结构,高剪应力区位于半刚性基层上,半刚性基层抗剪强度低于承受的剪应力从而引起基层断裂破坏,随着基层强度急剧下降,逐渐产生裂缝、车辙等病害。根据路面病害层位,拟定3种路面结构,分别改变沥青面层和基层厚度,计算不同结构层受力状态,进一步提出普通干线公路路面结构改进措施:重载作用下沥青面层厚度至少提高到12 cm,半刚性基层厚度达到35 cm以上,同时施工过程中做好基面层层间黏结,半刚性基层养生期间严格控制车辆通行,从而达到提高路面疲劳寿命的目的。     

长寿命沥青路面沥青层力学分析及其层位划分研究

基于我国沥青路面设计理论及标准,参考国际成功的长寿命沥青路面结构,选取不同的长寿命沥青路面结构与材料参数,如结构层厚度、模量和泊松比等,采用BISAR3.0路面力学计算程序计算不同深度处的力学响应,分析其计算结果。数据分析结果表明,对于长寿命沥青路面结构:其力学响应规律具有普遍性,在综合考虑各种结构层材料性能与厚度条件下,沥青层内0~7 cm为高受力复合区域,是各种损坏最易发生区域;沥青层最大拉应变易出现在沥青层表面和沥青层底面,是产生路表开裂和沥青层底疲劳开裂的主要原因;沥青层合理划分为3层,分别为磨耗层、联结层和下承层,给出了各结构层应满足的力学性能要求及厚度范围。     

提高级配碎石基层使用性能的方法

为了提高路面结构中级配碎石基层的回弹模量,通过材料设计、路面结构组合设计和施工工艺设计,对级配碎石基层的使用性能进行了研究。材料设计的目的是确定出使用性能较好的级配,这是提高其使用性能的内在因素;结构组合设计的目的是以刚性较强的半刚性材料作为级配碎石的底基层,充分发挥级配碎石的强度非线性性能;碾压程序和机具组合设计的目的是形成稳定、均匀的结构层,这是提高使用性能的保证。综合考虑以上因素的试验路模量反算结果表明:级配碎石的强度有大幅度提高。     

长寿命半刚性基层沥青路面的设计原理及方法探讨

论述了长寿命半刚性基层沥青路面的设计原理及方法,指出了我国传统沥青路面设计方法存在的缺陷,简要说明了路面结构动载性能分析方法。给出了长寿命半刚性基层沥青路面结构模型,认为我国完全可以利用国外的永久性沥青路面设计原理开发自己的长寿命半刚性基层沥青路面。     

沥青路面弯沉修正系数研究

现行沥青路面设计规范中,综合弯沉修正系数F缺乏对路面结构层数的考虑,且考虑的基层类型以半刚性基层为主。针对这种情况,本文用现场试验路段的测试数据,经回归,分析提出了新的F计算式,该式能适应新的基层结构形式及不同结构层数的路面。     

沥青混合料基灌注式半刚性路面结构组合设计与应用研究

依据微分等效介质理论和试验测试确定结构设计材料参数,通过有限元法和路面结构层控制指标参数开展不同厚度、沥青混合料基灌注式半刚性复合材料组合设计计算,确定采用弹性模量为2 800 MPa的沥青混合料基灌注式半刚性复合材料为面层材料,沥青混合料基灌注式半刚性面层60mm+水泥稳定碎石基层150mm结构组合完全能满足轻型交通旧路罩面受力与变形要求。同时,经过实际工程应用证实,该沥青混合料基灌注式半刚性路面结构组合优于同类沥青或水泥混凝土路面结构的效果。     

从西三试验路看我国长寿命半刚性基层沥青混凝土路面

长寿命沥青混凝土路面已成为国际道路工程界普遍重视的一项研究内容。半刚性基层沥青混凝土路面由于其自身固有的一些缺点,早期损坏情况往往较为严重,难以实现路面的长寿命。结合我国半刚性基层沥青混凝土路面的破坏特点,在分析西三试验路路面使用性能长期观测数据的基础上,就延长半刚性基层沥青混凝土路面的使用寿命,提出了改进设计方法、保证施工质量、加强路面养护等措施。     

河北省沿海高速公路长寿命试验路的技术措施

长寿命路面是国际上目前的研究热点,各国对长寿命路面的路面结构研究重点也各不相同。本文针对河北省沿海高速公路基于半刚性基层的长寿命沥青路面采用的技术措施进行了介绍,主要内容包括路基、基层、路面材料、施工及层间粘结等,为今后在路面设计及施工提供借鉴。