沥青混凝土小梁断裂路径数值模拟研究

半刚性基层沥青混凝土路面是我国最为常见的路面结构形式,但沥青混凝土路面容易在使用过程中发生断裂,而沥青材料的疲劳断裂行为是半刚性基层沥青混凝土路面开裂的主要原因。通过使用扩展有限元方法对沥青混凝土三点预置缺口梁的疲劳裂纹扩展进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验进行了对比,发现两者在断裂形态上非常相似,并且裂纹在最初几次载荷加载时扩展尺寸较大。     

软基差异沉降对夹层路面结构的影响分析

软土地基上路基的不均匀沉降变形加速了沥青路面结构的早期破坏;由于国内90%以上的高速公路都是常规的半刚性基层沥青路面结构,不能很好地消散不均匀沉降产生的附加应力,因此有必要提出新的适应软土地基上的路面结构形式。依托淮盐高速公路中设有级配碎石夹层结构的试验段,采用ABAQUS非线性有限元分析了该路面结构在不均匀沉降时的底基层和应力控制层层底的附加应力。结果表明,不均匀沉降增大时,底基层和应力控制层的水平向附加应力都呈线性增大;底基层厚度一定时,底基层模量越大,其层底拉应力越大,而应力控制层水平向附加应力明显减小,但是底基层厚度不宜太厚;相对于半刚性基层路面,设有级配碎石夹层结构的路面有更大的强度储备,更能适应软基不均匀沉降。所得结论对今后软土地基上的路面结构设计有一定的指导意义。     

沥青路面路基结构组合优化力学数值探析

采用ABAQUS建立了沥青路面结构的三维有限元模型,对典型沥青路面的动力学特征进行了模拟计算,通过分析路面结构动力响应量和结构参数的关系,获得了两者的正负相关性,并提出了改善路面结构受力状态的有效途径。研究结果表明:面层模量一定时,随基层模量的增加,路表弯沉下降,半刚性路面和组合式路面基层层底应力增加;当基层模量一定时,随面层模量的增加,半刚性路面路表弯沉的变化较小,倒桩式路面和组合式路面路表弯沉变化明显,且组合式路面的基层层底应力明显提高;随基层模量增大,半刚性路面收底基层层底应力变化显著,受面层模量影响较小;当面层模量达到2 000 MPa后,基层模量对倒桩式路面底基层层底应力影响可忽略;面层模量较高时,基层模量和面层模量的增加,组合式路面的底基层底应力减小;随基层厚度的增加,路面各力学响应指标逐渐减小,基层厚度大于40 cm时,通过增加基层厚度来改善路面疲劳开裂效果减弱;基层厚度小于20 cm时,底基层的弯拉应力较大,路面基层为主承重层,承担较大的荷载作用,因而可通过提高基层厚度来抑制弯拉破坏,改善基层受力。     

基于安定理论的高速公路路面大修结构极限荷载研究

为了解决路面结构在移动荷载作用下临界状态复杂的问题,基于路面大修结构安定理论,提出路面大修材料的屈服准则,计算不同参数对路面大修结构在行车荷载以不同速度反复作用时达到临界破坏状态时的极限荷载影响程度。结果表明:半刚性基层总厚度由32 cm增加到40 cm(增幅25%),大修结构安定极限荷载增幅均值达到37.67%,沥青冷再生厚度增加后,路面安定极限荷载平均增幅为21.97%,而半刚性基层模量和沥青冷再生模量对应安定极限荷载增幅分别为40.18%,5.76%。     

耐久性基层沥青路面结构比选研究

以某新建公路工程为背景,运用ABAQUS软件建立路面结构三维模型,针对工程初步设计供选的三种耐久性基层沥青路面结构进行力学响应和疲劳寿命对比分析,得出以下结论:①RCC基层、加强型半刚性基层路面结构的路表弯沉峰值较于倒装式半刚性基层路面要小,故该路面结构的承载能力更优;②RCC基层、加强型半刚性基层和倒装式半刚性基层路面结构的沥青层层底拉应变差距较小,故均具有良好的抗疲劳损伤性能和使用性能;③倒装式半刚性基层路面结构的沥青下面层层底拉应力峰值较小,故抗拉开裂性能较优;④RCC基层沥青路面结构的半刚性基层和底基层的层底拉应力以及疲劳寿命较于其余两种路面结构要小,故RCC基层沥青路面结构的抗疲劳能力、抗拉压性能较优;⑤三种路面结构中RCC基层的各项性能较优,故工程路面结构推荐RCC基层。     

面-基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响

通过对典型结构的理论分析．探讨沥青混凝土面层与半刚性基层之间的接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响。计算与分析显示：对于给定的路面结构．存在一个极限轴载;面—基层间接触条件对极限轴载有重要影响,层间条件从连续到滑动的变化可以导致极限轴载降低大约40％;路面极限轴载与现实超载车辆轴载处于同一量级,所讨论结构在不同的接触条件下的极限轴载在183～399kN之间变化;虽然在某种意义上有破坏,半刚性沥青混凝土路面在极限轴载作用后不一定丧失承载能力。     

路面冻胀开裂热-应力耦合分析

为了更有效防治季节性冰冻地区道路病害,对路面冻胀开裂力学机理进行了研究。通过对路面冻胀开裂病害现象的调查分析,指出半刚性基层冻胀是道路冻温开裂病害发生的重要因素之一;建立了道路结构热-应力有限元模型,对路面在半刚性基层冻胀作用下的力学响应进行了计算与分析,提出了基于基层冻胀的路面劈裂破坏理论;通过对路面开裂判据应力计算,分析了路面冻胀开裂对冻温材料力学性能变化的敏感性。结果表明,基于半刚性基层冻胀的路面劈裂破坏理论,能够更合理地解释路面冻胀开裂现象;半刚性基层的冻胀性能以及路面材料的强度特性,均对路面冻胀开裂有较大的影响作用。     

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。     

重载交通对柔性与半刚性路面性能影响分析

以通用有限元分析软件ANSYS为计算工具,对重载车辆荷载作用下的柔性路面和半刚性路面进行了力学响应对比分析,结果表明:柔性路面与半刚性路面的破坏机理存在明显差异.为了实现两种路面结构的优势互补,应将柔性基层与半刚性基层的结构进行合理优化组合.     

论长寿命水泥混凝土路面的整体结构优化

通过对国内、外使用年限50年以上的水泥混凝土路面的结构与材料的深入调研,提出我国长寿命水泥混凝土路面结构优化措施:建议我国各级公路水泥混凝土路面(底)基层与路床之间必须全线设置足以缓冲差异沉降的粒料垫层;在特重交通的运煤专线公路,水泥混凝土路面板底与贫混凝土刚性上基层之间应设置缓冲温差翘曲柔性垫层;在重交通水泥混凝土路面板底与半刚性基层之间应设置防冲刷封层.     

低剂量水泥稳定碎石在渝湛高速公路中的应用

针对传统半刚性路面基层刚度过大、容易诱发各种早期破坏的问题,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量.一方面,这样并不会降低路面的结构承载力;另一方面,基层模量与沥青混凝土面层模量的合理匹配,使面层内的剪应力和层底拉应力均控制在较低的应力水平,避免了早期损坏的发生.同时,结合国道主干线渝湛高速公路高桥～遂溪公路的建设,系统地提出了低剂量水泥稳定碎石的施工方法和控制指标,对于国内类似工程具有指导意义,同时也为道路设计理论的发展提供有益的借鉴.     

半刚性基层长寿命沥青路面结构设计指标研究

为了研究国外基于柔性结构提出的长寿命路面设计指标是否适合我国半刚性基层结构的设计,本文采用BISAR3.0程序对我国典型半刚性基层结构和国外典型柔性结构进行了拉应力、拉应变和竖向压应变分析。结果显示,半刚性基层结构内应力、应变分布与柔性结构有较大的差异,故建议在我国半刚性基层长寿命路面设计时,应采取沥青层内最大拉应变、半刚性基层底最大拉应力、土基顶面压应变作为设计验算指标,且基顶压应变值应小于国外提出的200με。     

含水量对季冻区路基强度及路面结构力学响应的影响

对季冻区路基路面的力学性能进行相关研究。测试不同深度位置处路基土体的含水量,并对路基土体回弹模量的影响因素进行试验分析,探讨了不同路基含水量下的路面结构力学响应情况。结果表明:冻融循环明显降低土体的强度,但到第6次冻融循环后,土体的强度基本趋于平稳;随着含水量的增加,土体强度减小的趋势逐渐变缓,因此,冻融循环作用对较为干燥状态土体的影响是较大的;路表弯沉、半刚性基层层底拉应力和土基顶压应变与路基含水量及轴载呈正相关关系,其中与轴载近似呈线性关系。沥青层层底拉应变远远低于疲劳极限,因此发生疲劳损伤的概率很小;随着轴载的增加,半刚性基层疲劳寿命逐渐减小,趋势逐渐变缓,含水量增加时半刚性基层疲劳寿命有类似的变化规律,因此为降低半刚性基层发生疲劳破坏的概率,需严格控制土基的含水量及行车荷载。     

泡沫沥青冷再生基层路面结构荷载温度应力对比分析

采用有限元方法对等厚度泡沫沥青冷再生基层路面结构和半刚性基层沥青路面结构的荷载应力和温度应力进行计算分析。计算结果表明:泡沫沥青冷再生基层的应用降低了基层内部剪应力及基层层底的等效应力,增大了面层最大剪应力及层底等效应力,相对降低了路面承载能力。泡沫沥青冷再生基层相对半刚性基层,降低了23.8%以上的温度应力,减小了基层发生温缩微裂纹的可能性。     

行车荷载下不同沥青路面结构动力响应测试分析

为研究行车荷载下不同沥青路面结构的动力响应,验证、完善我国沥青路面设计方法,在两种倒装式和传统半刚性基层沥青路面结构内部埋设沥青应变计、土压力计和垂直大变形应变计等传感元件,以单后轴货车为行车荷载,现场开展了不同轴重、不同行车速度及制动工况下3种路面结构的动力响应测试。以沥青层层底纵向应变与横向应变、路基顶面土压力和过渡层底部竖向压应力与竖向位移为评价指标,分析了不同沥青路面结构的动力响应规律。结果表明:随行车速度增加,各路面结构沥青层层底应变、过渡层竖向压应力与竖向位移均明显减小;从拉应变循环幅值看,半刚性基层结构随车速的变化更敏感;相同轴重和车速下半刚性基层结构路基顶面的压应力远小于倒装式结构,半刚性基层结构荷载扩散能力更优;相同车速下,3种路面结构沥青层层底纵向应变循环幅值和路基顶土压力均随轴重增加而增大,且半刚性基层结构的增幅相对更大,即半刚性基层结构对荷载更敏感,倒装式结构对荷载适应性更强;车辆制动会引起沥青层层底残余应变、纵(横)向应变与应变循环幅值大幅增加,频繁制动易引起路面车辙变形和加速路面沥青层疲劳破坏。     

设置加厚级配碎石底基层的路面结构荷载应力分析

运用ANSYS软件对设置半刚性底基层和设置不同厚度的级配碎石底基层的路面结构进行了数值分析,通过对路基不同位置产生不均匀沉降的模拟,计算分析了水泥混凝土路面结构的应力变化情况.分析结果表明,加厚的级配碎石底基层路面结构可有效地减小水泥混凝土路面板的荷载应力.在试验研究和理论分析的基础上,提出了柔性粒料底基层或垫层的合理厚度.     

季冻区二灰碎石路面基层结构配合比设计分析

季节性冰冻地区公路由于温度变化等因素造成路面结构出现裂缝、坑槽等破坏,直接影响到了公路的使用质量,在实际应用中发现路面病害的形成和半刚性路面结构性能有着非常重要的关系,如何改善和提高季冬区半刚性路面结构的使用性能,成为提高季冬区路面结构使用耐久性的一个重要因素。本文根据大广高速公路连接线路面半刚性基层结构的调查和分析,提出了提高半刚性路面基层使用性能的解决措施。     

重载作用下沥青路面结构三维有限元分析

承受重载交通的沥青路面易出现车辙和裂缝等早期破坏。文章从实际情况出发,利用ANSYS有限元软件对内蒙古境内三种典型半刚性基层沥青路面结构建立三维有限元模型,进行仿真模拟,并施加不同轴重的双圆荷载和水平方向荷载,分析了路面结构的力学响应量,为内蒙古重载高速公路沥青路面结构设计提供一些理论基础。研究表明:在同一轴载作用下,结构三的半刚性层底拉应力是结构一的1.5倍,是结构二的1倍;轴载由100 k N增加到120 k N时,沥青层层底拉应力增加了11.1%。     

稀浆封层和同步碎石作为道路下封层工艺的对比研究

黑色沥青路面是我国路面重要的结构形式,被广泛应用于各等级公路路面结构层.该结构层通常由沥青混凝土混合料面层(包括上中下层)、无机结合料稳定粒料半刚性基层或水泥稳定碎石刚性及半刚性基层以及垫层组成.为了提高路面的承载力、耐久性和抗水毁能力,对于沥青混凝土路面各层间的处理也越来越受到重视.这种多层次结构在设计与施工时,其层...     

全国高速公路典型路面结构技术现场交流会报道

我国80％以上的高速公路采用半刚性基层沥青砼路面结构,经过几年的营运使用,其存在的问题逐渐暴露出来,如沥青路面不到中修期即出现了结构性破坏,导致维修困难且维修费用高,给社会带来了诸多不便。为克服现有半刚性基层沥青砼路面结构存在的问题,设计出一种长寿命路面,使路面的使用寿命达到40年以上,在使用期内仅需要对路面进行表层维修和养护,