沥青加铺旧水泥混凝土路面的层间受力

为了研究旧水泥路面沥青加铺层层间力学特性,借助ABAQUS分析了沥青加铺层厚度、模量及裂缝对层间应力的影响。结果表明:在静荷载作用下,沥青加铺层层底竖直方向上的剪应力最大值都出现在荷载正下方;增大沥青加铺层的厚度能明显减小层底应力;沥青加铺层的弹性模量对层底应力的影响很小;沥青面层底部的最大主应力受裂缝的影响变化在1%~2%,而沥青面层底部竖直方向上的最大剪应力值受裂缝影响变化在53%~58%。     

基于有限元的民用跑道沥青加铺层结构性能研究

通过构建机场跑道沥青加铺层有限元模型结构,选取了加铺层结构形式、加铺层数量以及不同受力形式为试验变量,分析了机场跑道加铺层在不同变量下的使用性能。研究结果表明:沥青混凝土的粘弹性特征易形成车辙和拥抱现象;路面加铺沥青层使得层间剪应力和表层应力增加,易出现损伤破坏;当面层受较大水平荷载时,由于层间粘结力较小,易出现疲劳裂缝,形成剪切性破坏。同时较小层间剪应力和板底弯拉应力易导致加铺层设计厚度偏小,使得复合道面更容易出现损坏。     

南苏丹朱巴国际机场跑道道面层间工作状态

为了评价机场跑道道面层间工作状态,建立适用于非洲热带地区机场的典型柔性道面加铺结构模型,依托南苏丹朱巴国际机场改扩建项目,借助ABAQUS有限元软件分析道面在B767-200飞机荷载作用下的层间工作状态,并与BZZ-100标准荷载计算结果进行对比。结果表明:在2种荷载作用下,道面受剪最不利位置均出现在轮印前缘附近;加铺层材料的模量和及其厚度的增加均能降低最大剪应力的数值,且厚度较模量对最大剪应力的影响更为显著;设置柔性层可有效降低层间剪应力。     

薄层橡胶沥青加铺结构层间剪应力研究

水泥路面加铺薄层橡胶沥青功能层是一种典型的刚柔复合式路面,其受力状态可视为无限大弹性连续层状体系,该文采用BISAR软件分析层间粘结强度、沥青层的弹性模量、层间摩擦系数和加铺厚度等因素对加铺的薄层橡胶沥青层层间剪应力的影响进行计算。研究结果表明:薄层橡胶沥青层层间剪应力随着层间的接触状态而变化,层间最大剪应力的大小与位置和层间的接触状态有很大关系,层间最大剪应力随着沥青混凝土的模量的增大而减小,但减小的程度很小,甚至可以忽略,随着加铺层厚度增加,层间最大剪应力减小。     

机场复合道面转弯区层间力学行为试验研究

层间破坏是机场复合道面转弯区破坏的主要形式,现有研究及规范仅限于复合道面直线区,缺乏转弯区层间力学行为研究及设计建议,而转弯区由于转弯侧推力作用,往往较直线区先破坏,亟待对其层间力学行为进行研究探讨。基于ABAQUS有限元软件,建立复合道面转弯区层间黏结接触应力分析模型,依据转弯区受力情况设计复合道面压剪试验,获得相关层间黏结接触参数及层间剪切强度。利用复合道面层间接触有限元模型,分析对比复合道面转弯区与直线区层间应力变化情况,探究转弯速度、加铺层厚度对其影响规律,得到如下结论:转弯区层间水平应力呈非对称分布且大于直线区层间水平应力,水平应力最大值相差54%;转弯区层间竖向应力呈对称分布,最大值与直线区相同但位置向右偏移;随转弯速度的增大,层间水平应力最值增大,不对称性增强,转弯速度从5 kN变化到15 kN时,外侧、内侧机轮最大水平应力分别增加38.33%和15.52%,层间竖向应力最大值几乎不受速度影响;加铺层越厚层间水平应力最大值越小,内外侧轮的水平应力最大值差值越小,加铺层厚度从10 cm增加至20 cm时,最大水平应力减少33%;层间水平应力随道面深度增加而衰减,10 cm深度处已经基本稳定,因此建议机场复合道面转弯区加铺层设计厚度应大于10 cm,层间设计容许剪应力取0.94 MPa。     

隧道复合式路面层间剪应力分析及面层厚度设计

针对隧道复合式路面沥青面层厚度设计中存在的问题,以层间剪应力为控制指标,引入层间剪切弹性柔量,利用Bisar3.0软件,分析部分连续结合状态、连续状态下的层间剪应力和5种不同面层厚度下的层间最大剪应力;考虑复合式路面温度场和层间剪应力的差别,分别对隧道进出口和中部面层厚度进行设计。结果表明,部分连续结合状态下,水平纵向剪应力和最大剪应力都较小,但不能依据层间结合状态来减小剪应力,考虑到新建工程结合状态良好,宜采用连续结合状态分析层间剪切力;随着沥青面层厚度的增加,最大剪应力逐渐降低;设计中隧道中部沥青面层厚度可比进出口处小2cm左右。     

应力吸收层厚度对沥青路面加铺层性能的影响

在原有混凝土路面上加铺沥青混合料面层,不仅充分利用原有混凝土路面的剩余强度,还能显著改善路用性能。为了改善层间粘结性能,提出了在沥青加铺层和水泥混凝土路面间铺设同步碎石应力吸收层。选择SBS改性沥青作为胶结料,建立沥青路面结构有限元模型,分析了应力吸收层厚度对加铺层路表弯沉、层底拉应力、顶面剪应力、裂缝两侧弯沉、最大剪应力的影响。研究表明:应力吸收层厚度和模量对加铺层力学性能有一定影响,应力吸收层最佳厚度为0.02m~0.025m,最佳模量为600MPa~800MPa。     

级配碎石基层沥青混凝土路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青混凝土路面结构层位功能,就沥青混凝土面层厚度、级配碎石基层厚度和模量3个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青混凝土路面进行非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9 cm时面层剪应力最不利,12 cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30 cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;当增大基层模量时,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

超薄沥青混凝土磨耗层层间剪切应力状态与抗剪指标分析

针对加铺超薄沥青混凝土的路面结构,文章分析了不同位置剪切应力的变化规律,分析得出超薄沥青混凝土路面的水平剪应力数值随着深度增加逐步增加,在原结构层上面层底部、中面层上部的位置达到最大,超薄罩面能够避开了剪应力最大值出现的位置,有利于层间粘结。分析不同参数对剪切应力的影响,得出结构层厚度的变化对层间最大剪应力的影响非常有限,而模量的影响非常明显;低温状态时,罩面厚度越小越有利于层间粘结,高温状态时,罩面厚度越厚越有利于层间粘结。提出了不同条件下超薄沥青混凝土磨耗层路面层间抗剪指标的计算方法。     

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。     

基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层材料研究

旧水泥路面直接加铺沥青面层后易导致反射裂缝产生,为此基于应力吸收层对沥青加铺层结构进行研究。结合沥青路面线弹性断裂力学原理对加铺结构进行理论分析;对应力吸收层裂缝尖端以及路面荷载应力进行ANSYS有限元计算得出以下几点结论:同等条件下设置应力吸收层可有效减弱应力集中,使沥青加铺层底部荷载值下降幅度达到35%左右;对不同应力吸收层厚度下的荷载应力计算可知当吸收层厚度为2.5 cm时最大主应力σ_1、最大剪应力τ_(max)以及等效应力σ_e达到最大分别为0.513、0.752、1.336 MPa,对比厚度为1 cm时刻增幅达到12.39%、9.26%、9.27%,随着厚度持续增加应力缓慢下降,厚度为6 cm时降幅为16.53%、9.56%、9.44%。因此吸收层厚度为2.5 cm时可最大程度消散车辆荷载应力以及荷载反射裂缝。     

沥青路面基-面层间结合状态对路面应力响应的影响分析

为研究基层与面层间结合状态的失效对沥青路面内部结构应力响应和路面结构使用寿命产生的不利影响,采用BISAR3．0计算软件对不同基-面层间结合状态下沥青路面基-面层间的正应力、剪应力和相对位移突变进行分析。结果表明,基-面层间结合状态的缺失将直接导致层底拉应力和基-面间最大剪应力的大幅突变,且极有可能引起层间相对累积滑移;基-面层间不同计算点位处应力突变对层间接触状态的敏感程度有所差异,其中越靠近车轮作用中心位置,层间结合状态对应力突变的影响越大;层间滑移随着粘结作用的不断失效而增长,且其失效程度越高,相应其滑移累积越快,当层闻结合状态简化柔量系数ALK〉18时,基-面层间相对位移出现迅速增长。     

沥青稳定基层沥青混凝土路面抗剪性能的理论分析

沥青稳定基层沥青混凝土路面是否会出现严重车辙,为人们所担忧。理论计算分析表明,在静力荷载作用下沥青层中最大剪应力发生在深度8 cm处,且随着基层厚度的增加剪应力降低,故采用沥青稳定柔性基层不会产生结构性车辙;当基层模量增大时,沥青层中下层剪应力反而增大;沥青混凝土面层采用高模量材料能有效降低剪切应变,而当采用复合基层时也有利于面层剪应力的减小。     

水泥混凝土道面上沥青加铺层反射裂缝试验研究

为了防止或延缓沥青加铺层的反射裂缝，较常用的方法是在旧水泥混凝土道面和沥青铺层之间设置防裂层或者增大加铺层厚度。     

动态荷载作用下橡胶沥青应力吸收层的力学性能

利用ANSYS有限元软件对广西典型沥青路面结构建立三维有限元模型,并施加动态荷载,研究橡胶沥青应力吸收层结构设计参数的变化对力学指标的影响,以及不同层间接触状态、轴载及车速下路面结构的力学指标变化规律。结果表明:当橡胶沥青应力吸收层厚度在1~5cm之间变化时,厚度每增加2cm,沥青面层层底拉应力增加8.45%,半刚性基层层底拉应力减小6.07%;橡胶沥青应力吸收层动态模量每增加1 000 MPa,面层最大剪应力和层间最大剪应力分别减小6.69%和6.76%。     

土工布在水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层结构中的抗剪试验分析

在水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层(简称“白加黑”)的路面结构中,利用层间铺设土工布来延缓、减少反射裂缝是一种经常被采用的技术方案.但铺设土工布后,层间黏结力下降,容易造成沥青混凝土加铺层推移而致过早破坏.针对此现象,运用有关力学软件计算分析了水泥混凝土面板与沥青混凝土加铺层结构中的层间剪应力,发现层间光滑时的剪应力大...     

横观各向同性沥青路面加铺结构力学响应研究

沥青混合料具有明显的横观各向同性特性,基于各向同性弹性多层体系理论分析沥青路面结构存在局限性,考虑沥青材料的横观各向同性能获取更准确的路面力学响应。文中通过改变沥青材料横观各向同性系数,采用有限元方法对沥青加铺层结构力学变化进行分析。结果表明,随着横观各向同性系数的增大,旧沥青砼路面结构加铺层的剪应力与层底拉应力增大,竖向压应变减小,剪应力随深度变化先增大后减小,旧沥青砼路面加铺沥青面层设计与施工中应考虑沥青横观各向同性的影响。     

半刚性沥青路面基面层间不同结合状态下的力学分析

针对半刚性沥青路面的基面层间的不同接触状态,采用BISAR 3.0(BitumenStress Analysis in Road)程序对旧水泥混凝土路面上半刚性沥青路面加铺层结构进行了应力分析,结果表明基面层间的最大剪应力及沥青层和基层的层底最大拉应力随着接触状态的劣化而增大.因此,良好的基面层结合状态可提高加铺层的抗疲劳开裂能力及层间抗剪切推移能力.     

旧水泥混凝土路面错台对沥青加铺层产生反射裂缝的影响分析

针对某旧水泥混凝土路面改造工程中,沥青加铺层中出现严重反射裂缝的问题,利用有限元软件ANSYS建立了考虑错台的三维线弹性路面结构有限元模型,分析了施工阶段压路机荷载和运营阶段标准轴载下、荷载作用位置、沥青加铺层厚度和水泥路面板错台高度等因素对沥青加铺层中最大剪应力分布规律的影响。计算结果表明,沥青加铺层中的最大剪应力是反射裂缝产生的原因,荷载作用下,错台显著地加剧了沥青加铺层中最大剪应力的集中程度。得到错台条件下的最不利荷位为荷载刚好完全作用在错台高板一侧,并给出了临界错台高度及临界加铺层厚度。最后指出施工中应重视错台的危害,轻微错台也要严格消除,并提出了进一步的研究方向。     

旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青混合料层结构力学响应分析

水泥-泡沫沥青混合料具有半柔性的特点,将其用于旧水泥混凝土路面加铺具有巨大优势。通过三维有限元模型系统分析了沥青加铺层厚度,水泥-泡沫沥青混合料材料厚度、模量,地基模量,旧水泥混凝土板接缝宽度等因素变化对沥青层最大拉应力、剪应力和路表弯沉的影响规律。指出水泥-泡沫沥青层厚度不宜低于8cm,模量宜在800~1200MPa。