基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析

半刚性材料目前占到我国各等级公路路面基层材料用量的95%以上,半刚性基层沥青路面虽然具有板体强、抗冻性好等诸多优点,但是容易出现反射裂缝.国内外对半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治包括增加沥青面层厚度、在基层与面层之间增加级配碎石层或应力吸收中间夹层等多种方式.这些措施的侧重各有不同,综合利用多种防裂措施与方法可以达到最佳的防裂措施.力图通过三维有限元建模分析,分别考虑层间连续和层间光滑两种状态,施加正荷载和偏荷载,用以分析典型路面结构中路面厚度对面层底部受力状态的影响,得出单纯增加路面厚度并非最佳防裂手段,并论证了保持良好层间粘结对与延缓反射裂缝的重要意义.并通过荷载作用下加铺应力吸收层的路面结构的力学分析,提出了合理的应力吸收层厚度和模量,指出应力吸收层与半刚性基层粘结良好的重要性.     

基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析

半刚性材料目前占到我国各等级公路路面基层材料用量的95%以上,半刚性基层沥青路面虽然具有板体强、抗冻性好等诸多优点,但是容易出现反射裂缝。国内外对半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治包括增加沥青面层厚度、在基层与面层之间增加级配碎石层或应力吸收中间夹层等多种方式。这些措施的侧重各有不同,综合利用多种防裂措施与方法可以达到最佳的防裂措施。力图通过三维有限元建模分析,分别考虑层间连续和层间光滑两种状态,施加正荷载和偏荷载,用以分析典型路面结构中路面厚度对面层底部受力状态的影响,得出单纯增加路面厚度并非最佳防裂手段,并论证了保持良好层间粘结对与延缓反射裂缝的重要意义。并通过荷载作用下加铺应力吸收层的路面结构的力学分析,提出了合理的应力吸收层厚度和模量,指出应力吸收层与半刚性基层粘结良好的重要性。     

沥青路面防水抗裂功能层缓解反射裂缝的数值分析

沥青路面的反射裂缝,主要是由半刚性基层无法避免的温缩及干缩裂缝导致应力集中过大而引起的,车辆荷载、较大的环境温差变化以及渗水导致反射裂缝道面破坏的不利因素。在半刚性基层和柔性面层之间设置防水抗裂功能层,可以有效缓解路面结构的应力集中现象,延缓反射裂缝的产生与扩展速度。采用有限元方法模拟易发反射裂缝的实际环境,对设置及未设置防水抗裂功能层的路面结构进行温度-荷载耦合力学对比分析,发现沥青路面下面层的荷载应力、温度应力以及应力强度因子都有较大幅度的降低,并且计算了防水抗裂功能层厚度、模量对路面结构应力、弯沉和强度因子的影响。结果表明：一般防水抗裂功能层的模量越小,效果更加明显;在合理范围内增加防水抗裂功能层的厚度能够更加有效地预防反射裂缝病害;适当控制基础模量可以防止反射裂缝的产生。     

柔性基层在高寒地区沥青路面

为了研究半刚性基层、沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层和应力吸收夹层在减缓高寒地区沥青路面的半刚性材料层反射裂缝方面的不同效果,采用断裂力学理论和有限元技术,对半刚性材料层已有裂缝的4种路面结构进行了在车辆荷载和高寒地区的骤然降温综合作用下的热-力耦合分析.从应力强度因子和疲劳寿命两方面,开展了上述4种路面结构对反射裂缝在沥青面层中的扩展行为影响的对比研究.结果表明,在沥青混凝土路面的面层和半刚性材料层之间设置的柔性基层和应力吸收夹层可大幅度减缓反射裂缝的扩展速度,从而延长路面使用寿命,并按照沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层、应力吸收夹层、半刚性基层的顺序依次递减.     

具有柔性过渡层的沥青混凝土路面半刚性基层顶部温度状况的理论模拟

半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝产生的原因之一是半刚性基层温度变化引起的，半刚性基层和沥青混凝土面层之间加入柔性过渡层可有效地防止沥青混凝土路面出现反射裂缝。根据传热学原理，采用有限单元法对吉林省通化试验路3种路面结构半刚性基层顶部温度状况进行了对比分析，结果表明无论夏季或冬季，柔性过渡层都能有效地改善沥青混凝土路面半刚性基层的温度状况，从而减少或消除沥青混凝土路面出现反射裂缝。     

旧水泥路面加铺沥青面层结构的反射裂缝成因分析和防治

为了研究旧水泥路面加铺沥青面层结构的反射裂缝的形成原因,通过建立路面有限元模型,分别计算了路面结构在车辆车载作用下的拉应力和剪应力以及温度降低引起的拉应力,并且分析了应力吸收层防治反射裂缝的效果。研究表明:车轮偏荷载引起的剪应力和温度降低引起的拉应力是导致反射裂缝的原因;应力吸收层能显著减小面层底部的剪应力和拉应力,可以有效防止反射裂缝的形成。     

半刚性路边反射裂缝的应力吸收复合夹层防治技术研究

通过对半刚性基层沥青路面反射裂缝的成因分析,提出采用内部应力吸收复合夹层(inter-layer stress absorbing composite,ISAC)进行反射裂缝的工程防治。轮碾反复荷载作用下的裂缝反射模拟试验表明,与单一夹层相比,采用ISAC防裂夹层大大提高了试件的抗裂寿命。试验路测试结果表明,采用聚酯玻纤布和玻纤格栅作为上层应变吸收层的ISAC复合夹层都具有较好的防裂效果,且玻纤格栅ISAC复合夹层的防裂效果优于聚酯玻纤布ISAC复合夹层。室内试验与实测数据均表明,ISAC防裂夹层具有良好的应力应变综合吸收能力,是半刚性基层沥青路面反射裂缝的良好防治技术。     

公路路面防水抗裂层在青银高速公路养护工程中的应用

半刚性基层材料易受水和温度的影响产生干缩和温缩裂缝,并在行车荷载、温度和湿度等因素作用下形成反射裂缝,雨水或雪水的浸入会导致基层变软,路面强度降低,直至路面结构性破坏。本文笔者从解决路面开裂水损害问题出发,研发出一种新型沥青结构功能层,能够将裂缝引起的应力消散,有效消弱基层裂缝对沥青面层的应力集中,防止基层开裂向面层传递,起到防水、抗裂效果,从而实现面层无裂缝,防止基层水损害,延长道路使用寿命的目的。通过应用于青银高速预防性养护工程,跟踪观测达到了预期的效果。     

铺设土工格栅的半刚性基层沥青路面温度应力有限元分析

利用ANSYS软件,对宁夏地区最大温差条件下土工格栅在延缓半刚性基层反射裂缝中的作用进行分析。结果表明:在基层尚未产生裂缝时,加铺格栅可有效地减小结构内塑性应变,格栅铺设最佳位置为基层顶部;基层开裂后,土工格栅可有效地改善路面结构的受力情况。使用格栅来防治半刚性基层的反射裂缝时,应注意验算所用格栅抗拉强度是否能满足当地的温度变化产生的应力。     

半刚性基层沥青路面防裂基布防裂效果现场试验研究

为了研究防裂基布(一种聚丙烯土工布)在西藏地区半刚性基层沥青路面防反射裂缝的效果,文中采用一定的施工工艺修筑了包括7种工况的试验段,通过监测基层预锯缝对应位置处路面结构层的应变、变形、温度和测量路面横缝密度对防裂效果进行了研究和评价。研究表明,采用试验段的施工工艺在路面结构中加铺防裂基布能够减少或抑制反射裂缝的产生,防裂基布加铺于基层顶部效果最好。     

防水抗裂层防治反射裂缝的力学数值模拟分析

本文采用ABAQUS有限元软件进行力学和热力耦合分析,研究不同温度情况下,防水抗裂功能层对路面结构沥青层底拉应力、基层层底拉应力、剪应力、弯沉和反射裂缝强度因子的影响。结果表明:(1)防水抗裂功能层能够有效降低反射裂缝尖端的应力集中情况,从而抑制反射裂缝的扩展;(2)适宜厚度的防水抗裂功能层具有良好的温度适应能力,在各种温度条件下都对路面结构力学响应影响较小,且抗裂效果稳定。建议沥青混凝土路面中应尽量设置厚度不超过3cm且模量较高的防水抗裂功能层。     

大粒径沥青混合料防裂机理耦合数值分析

采用有限元方法分析LSAM-30基层沥青路面结构的最不利荷位在行车荷载、温度荷载以及两者耦合应力作用下的应力状态,同时与设置相同厚度的ATPB-30、AC-30I基层的应力计算结果进行对比分析,结果表明LSAM-30、ATPB-30基层比AC-301基层有较好的缓解反射裂缝的能力。LSAM-30粗骨料多,公称粒径大,因而导热系数大,温缩系数小,回弹模量小,可有效减小结构层层间温度梯度,进而减小层间温度应力,同时其表现出的足够的柔性也可以充分地吸收裂缝处的应变能,因而具有较强的防裂能力。通过工程实例对比分析了LSAM-30、ATPB-30、AC-30I,3种基层的防裂性能。通过长期实际使用情况表明,铺设LSMA基层的路面使用状况良好、未发现裂缝生长迹象,而铺设其他2种基层的路面则出现了不同程度的裂缝,结果表明LSMA基层具有明显的防裂性能。     

水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能研究

该文介绍了水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能的研究。为了解不同措施延缓水泥混凝土路面加铺沥青层结构反射裂缝的效果,建立了考虑接缝传荷能力的水泥混凝土路面加铺沥青面层结构三维有限元分析模型,以Paris裂缝扩展寿命描述反射裂缝扩展。研究发现各种措施扩展寿命大小差异与接缝弯沉差有关。防裂贴与应力吸收层组合结构的扩展寿命最大,土工布与防裂贴扩展寿命接近。不同防反措施扩展寿命随接缝弯沉差的衰减速率大小为:防裂贴加应力吸收层,应力吸收层,玻纤格栅,土工布,直接加铺。     

反射裂缝产生的原因及防治措施

结合深圳地区旧水泥混凝土路面加铺沥青的设计,研究反射裂缝产生的原因,探讨防止反射裂缝产生的各种措施及不同沥青罩面厚度、不同防裂层分别对防治反射裂缝的效果。得知在水泥混凝土路面沥青加铺层之间设置防裂层是延缓沥青罩面层出现反射裂缝的行之有效的方法,加铺层的厚度以8～15cm为宜。     

关于锚头丝沥青混凝土路面的抗裂技术探究

提出了一种关于锚头加筋沥青路面结构,通过有限元软件模拟锚头丝沥青路面在温度应力场和既有反射裂缝下的强度计算,从材料选取和加筋方面对沥青混凝土路面横向裂缝和反射裂缝的扩展进行了研究。研究结果表明:采取沥青混凝土上面层加铺加筋锚头丝的工艺方式,能降低基于温度应力引起的横向裂缝的产生和扩展,有效防止路面低温开裂引起的路表横向裂缝问题;采取在半刚性基层加铺加筋锚头丝的工艺方式,能改善裂缝而产生的应力集中现象,有效改善面层底部的应力状态,延缓沥青路面下面层反射裂缝的产生和扩展。     

长寿命路面应力吸收层有限元分析

在长寿命路面结构中,由于PCC板的接缝处为薄弱环节,容易引起面层的反射裂缝.为了缓解和抑制反射裂缝,延长路面结构使用寿命,在PCC板和AC层之间设置应力吸收层.该文应用Ansys有限元软件,分析计算荷载应力和温度应力对应力吸收层产生的影响及两者耦合作用对其的影响,并计算了层间板缝处的各种应力.     

水泥混凝土路面加铺应力吸收层结构应力分析

旧水泥混凝土路面上沥青混凝土罩面结构中大量反射裂缝的形成和存在,主要是由于旧路面板受到行车荷载或者是持续循环的温度应力的反复作用,或者是二者耦合作用。解决反射裂缝问题,必须将如何消解旧板裂缝或接缝处的应力集中现象放在罩面工程的首要位置考虑。设置应力吸收层可有效地防治和延缓反射裂缝的产生、扩展。对采用应力吸收层的罩面结构进行三维有限元分析和耦合应力分析,得出应力吸收层的设置能有效地改善接缝处路面结构的应力集中现象。旧水泥混凝土路面的破损状况与结构特征的有效评定是加铺前的关键步骤,关系到加铺成功与否,对于防治和延缓反射裂缝有着重要的作用。     

橡胶沥青应力吸收层施工技术控制

分析了半刚性基层和混凝土基层2种路面反射裂缝的成因,针对这2种情况提出了采用橡胶沥青应力吸收层(AR-SMA)技术,并论述了这种技术的作用机理,最后给出了橡胶沥青应力吸收层技术的施工工艺和注意事项.实际应用表明.橡胶沥青应力吸收层能有效解决沥青路面反射裂缝问题,具有显著的环保、经济、社会效益.     

道路抗裂缝剂研究应用

半刚性基层材料目前已广泛应用于我国高等级公路路面中,但是这种材料易产生开裂、渗水,影响路面使用性能.本文以新的思路通过试验,研究出半刚性基层抗裂缝剂.试验表明:将其添加于道路基层混合料中,利用其具有的膨胀性能和增密性,使道路基层结构因温度和湿度的变化引起的收缩空间大大减少,同时利用其延时性实施基层、面层连续施工,使基层、面层紧密结合,降低面层与基层的层间拉应力,从而防止路面开裂,提高道路的耐久性,延长道路使用寿命.     

基于应力吸收层的冷再生加铺层耦合应力分析

利用线弹性力学原理建立路面结构三维模型,分析了沥青混凝土冷再生加铺层结构的荷载—温度耦合应力,总结出了在三种不同裂缝情况下冷再生加铺层结构各层应力随结构参数变化的规律。在此基础上采用有限元法建立路面结构三维模型,分析结果为泡沫冷再生基层能够有效的阻止反射裂缝的蔓延,设置应力吸收层后对减小面层剪应力、层底拉应力、基层拉应变和基础顶面压应变意义重大,使大修后的冷再生路面结构更具有柔性及耐疲劳性能,因此能够抑制和延缓裂缝反射到加铺层顶所需的时间,从而在很大程度上延长了路面的使用寿命。