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。     

基于抗车辙性能的沥青路面力学参数及结构优选

对半刚性基层沥青路面、组合式基层沥青路面和柔性基层沥青路面,通过变化基层的力学参数,分析路面结构层中剪应力和压应力的变化规律,进而推荐出考虑抗车辙性能的路面结构力学参数及结构类型。     

面层模量对沥青路面结构受力特性影响分析

面层模量是沥青路面结构设计的重要参数。为分析面层模量对沥青路面结构受力特性的影响,采用有限元软件计算各面层模量变化、模量比对典型半刚性基层沥青路面结构层底拉应变、面层内部剪应力、基层层底拉应力和土基顶压应变等力学特性的影响。分析结果表明:各面层模量对沥青路面结构的受力有显著影响,路面结构设计时应综合考虑选择各面层模量及面层之间模量比。     

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。     

重载下刚性基层沥青路面的力学响应分析

应用APBI程序,建立计算模型,采用弹性层状体系理论,对重载下刚性基层(CRCP)沥青路面的力学响应进行了分析,探讨了重载作用下刚性基层沥青路面的应力分布及其影响因素。研究结果表明:路表位于车轮外侧有数点受到垂直于行车方向的拉应力,路表最大剪应力的位置出现在轮胎边缘附近,在拉应力和剪应力的共同作用下行车带轮迹边缘附近容易出现平行于行车带自上而下的裂缝;刚性基层路面拉应力主要由刚性基层承受,随着结构层所受荷载的增加,层底拉应力显著增大;高温下车辆制动时产生的水平力对剪应力的影响很大,当紧急制动时路面最大剪应力比不考虑水平力时增大接近150%,易产生剪切破坏。     

柔性基层路面结构在渝湛高速公路中的应用

最新成果表明,半刚性基层的刚度过大,直接造成了沥青混凝土面层内的剪应力急剧增加,诱发沥青混凝土层的剪切破坏,解决这一问题的途径在于沥青混凝土面层和半刚性基层应具有合理的模量匹配。在渝湛高速公路的建设中,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量。为进一步了解柔性基层路面结构内各结构层的力学响应,采用三维有限元法,对实测轮胎接地荷载下柔性路面结构内的应力场进行了深入的分析。分析表明,柔性基层更有利于避免路面的早期破坏。     

柔性基层路面结构在渝湛高速公路中的应用

最新成果表明,半刚性基层的刚度过大,直接造成了沥青混凝土面层内的剪应力急剧增加,诱发沥青混凝土层的剪切破坏,解决这一问题的途径在于沥青混凝土面层和半刚性基层应具有合理的模量匹配.在渝湛高速公路的建设中,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量.为进一步了解柔性基层路面结构内各结构层的力学响应,采用三维有限元法,对实测轮胎接地荷载下柔性路面结构内的应力场进行了深入的分析.分析表明,柔性基层更有利于避免路面的早期破坏.     

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。     

高等级沥青混凝土路面抗剪性能影响因素研究

运用多层弹性体系理论,以 GAMES 软件为力学分析工具,考虑路面结构层厚度、基面层模量及层间状态等因素,分析沥青路面抗剪性能的变化规律。结果表明：沥青路面剪应力峰值受面层厚度和基层厚度影响不明显,通过增加面层厚度和基层厚度提高路面抗剪性能加重了经济成本,收效甚微;面层内剪应力峰值随基层模量增加而减小,但变化不明显,说明增加基层模量对沥青路面抗剪性能的提高作用不大;上面层与中面层模量比越大,上面层内剪应力峰值越大,且这种影响较为明显;在层间粘结减弱的过程中,面层内最大剪应力峰值随之减小。     

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。     

Analysis of Asphalt Pavement Structural Premature Damage Position and Countermeasure

为了分析沥青路面结构早期损坏发生的层位,采用有限元方法对目前常见的半刚性基层沥青路面建模,模拟分析了动静荷载作用下沥青路面各结构层的应力应变特性及最大剪应力随路面深度变化特点,从路面力学响应的角度分析了路面早期病害类型出现的层位以及各个层位应具备的抗病害的特性,进而对抗病害时策进行了试验路研究.研究结果表明,距沥青路面路表0～3 cm的区域应力三向受压应力波动较大;距路表2～10 cm的区域属于高剪应力区域,易发生车辙;沥青路面层底在静栽作用下受拉应力作用,在循环动载情况下受拉压重复作用易发生疲劳破坏.     

对两种复合式基层沥青路面剪应力的分析与思考

复合式基层沥青路面为当前的主要新型路面结构形式,其主要结构特点为基层采用碎石上基层并在其下下卧半刚性基层。剪应力为路面结构的主要力学响应之一,尤其对于高温地区应引起重视。为深入分析复合式基层沥青路面在面层内的剪应力分布情况,选取该类路面的两种不同结构,采用壳牌设计软件BISAR 3.0为计算工具,并用MATLAB 7.0软件将计算结果进行三维化处理,对两种结构的剪应力分布及等值线图进行了全面的比较和分析。结果表明:剪应力通常于中面层深度范围内达到峰值,并在基面结合处达到二次峰值;厚沥青面层有助于降低沥青路面的整体剪应力水平。     

基于层间剪切疲劳等效的沥青路面轴载换算研究

层间剪切疲劳是沥青路面主要破坏形式之一,针对现有的沥青路面设计方法对层间剪切疲劳问题涉及较少,依照沥青路面轴载换算思想,通过选取三种不同沥青路面结构形式,采用BISAR程序计算得出路面结构层间剪应力,回归分析了荷载换算指数,并结合层间剪切疲劳方程,计算得出基于层间剪切疲劳等效的沥青路面轴载换算指数。结果表明:对于相同路面结构,在轴载相同条件下,胎压对层间剪应力影响较小;选取的半刚性基层、柔性基层和混合基层三种沥青路面结构,层间剪应力轴载换算指数比较接近,且大于现行沥青路面弯沉轴载换算指数。     

半柔性材料的路面结构层位适用性分析

为分析探讨半柔性材料在沥青路面结构中的层位适用性,采用APBIH97软件计算了几种典型路面结构的半刚性基层层底拉应力、路基顶面压应变和不同面层深度位置剪应力。分析结果表明:半柔性材料用于路面上面层或中面层均可使半刚性基层层底拉应力及路基顶面竖向压应变降低,使沥青结构层内的剪应力减小。综合计算结果及经济性、行驶舒适性等因素,对于公交专用道,推荐将半柔性材料用于中面层;对于道路交叉口位置,推荐用于上面层。     

论超载现象对沥青路面结构力学的影响

利用计算机软件BISAR3.0,计算在不同的荷载水平以及超载程度对沥青路面纵横方向的形变程度、路基表面所受压强以及半刚性路面应力应面关系。通过大量的数据运算以及力学分析,得出以下结论:超载程度不同对沥青混凝土半刚性路面结构力学的响应程度是不同的。在汽车超载的情况下,基层和面层之间剪应力会超过沥青路面的限值,基层与面层之间出现了剪切滑移。从而加剧了对路面的损坏。基于以上结论,除了在建设沥青公路时要保证基层与面层的接触良好,更要公路建好后做好车辆限载工作。     

基于地基强度不均匀干线公路改建刚性基层路面结构应力数值分析

采用大型通用有限元软件ANSYS,对干线公路改建刚性基层沥青路面结构进行力学响应分析,探讨旧路强度不均匀对刚性基层路面结构内部应力的影响,针对目前旧路改建刚性基层沥青路面结构存在的不足,提出应对措施。     

沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构力学行为分析

开级配沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构受力特性与传统半刚性基层沥青路面不同,应用基于多层弹性层状体系理论的 BISAR软件通过改变各个结构层的厚度和模量两个因素,计算得到了路面层底应力、最大剪应力和弯沉等力学指标的变化规律,对确定合理沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构具有一定指导意义。     

基于声效特征值判断半刚性基层沥青路面结构不连续病害研究

为快速而有效地探测半刚性基层沥青路面结构层不连续病害,使用有限元结构与声耦合算法,探讨了半刚性基层沥青路面在受激励震动时的声效特征。计算了激励能量、路面模量、结构不连续尺寸等参数的影响,建立了半刚性基层沥青路面结构层不连续区域的声效特征值与路面结构不连续病害尺寸间的对应关系。为应用声效法探测半刚性基层沥青路面结构层连续性提供了理论依据。     

半刚性基层沥青路面结构设计指标的研究

本以上海市罗山路工程为依托，在其施工阶段逐层进行了测定，包括回弹弯沉、承载板测定路面当量回弹模量，各结构层底面应变状态等。同时对材料进行室内物理力学性质测定。通过测定数据的分析，研究半刚性基层沥青路面各结构层的贡献情况。对分析半刚性基层沥青路面结构的结构性能，进行路面结构的组合设计具有较大的参考价值。     

半刚性基层和柔性基层沥青路面加速加载试验研究

半刚性基层路面暴露出一些缺陷和不足成为公路路面结构的早期破坏原因之一,根据半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的野外加速加载试验结果,对比分析两种结构的沥青路面的车辙、承载能力和对水的适应性,从而对半刚性基层路面和柔性基层沥青路面结构的使用性能进行评价。