半刚性基层沥青路面-路基协调设计

基于大型通用有限元软件ABAQUS,建立两种典型半刚性基层沥青路面结构的三维有限元模型,针对3种路基高度和4种路基回弹模量,计算半波正弦荷载作用下路面结构的动态响应,结合半刚性路面各结构层疲劳寿命预估方程,分析路面结构疲劳寿命随路基回弹模量变化的规律和相互协调问题。结合交通等级标准,确定满足不同交通等级的临界路基模量。分析表明:路基模量对沥青层疲劳寿命影响较小,对半刚性基层和永久变形预估寿命影响较大;路基高度对半刚性基层路面各结构层疲劳寿命的影响均较小,尤其是对沥青层疲劳寿命影响更小;具有柔性底基层的半刚性路面结构的临界路基模量比具有半刚性底基层的路面结构大。     

层间接触条件对半刚性基层沥青路面寿命影响分析

路面结构层的层间结合是影响路面整体结构强度的重要因素。通过对相同路面结构、不同层间的接触情况,运用BISAR3．0软件计算分析路面各结构层应力及路面寿命．可得出“当层间接触为光滑状态时,路面各结构层疲劳寿命将急剧降低”的结论。据此可知,良好的层间接触是提高路面使用寿命的重要因素。     

层间接触条件对半刚性基层沥青路面寿命影响分析

路面结构层的层间结合是影响路面整体结构强度的重要因素.通过对相同路面结构、不同层间的接触情况,运用BISAR3.0软件计算分析路面各结构层应力及路面寿命,可得出"当层间接触为光滑状态时,路面各结构层疲劳寿命将急刷降低"的结论.据此可知,良好的层间接触是提高路面使用寿命的重要因素.     

考虑层间状态的沥青面层动应变疲劳数值分析

为确定沥青层疲劳寿命与层间接触状态、温度和轴载荷等因素之间的关系,运用ABAQUS有限元软件,建立了考虑层间状态的沥青路面结构数值计算模型,分析了这些因素对沥青层底动应变的影响规律;通过引入常用的沥青路面疲劳寿命模型,构建了适用于半刚性沥青路面的沥青层或超薄路面的沥青层在多因素作用下的疲劳方程一般表达式,确立了沥青层疲劳寿命与各影响因素间的作用关系及其最不利点位.研究结果表明:层间结合系数、温度、轴载荷均对沥青面层疲劳寿命具有明显影响,且分析点位不同,影响程度不同;加强层间粘结能显著提高沥青面层疲劳寿命,在最不利分析点位处,当层间结合系数由0.5增大到0.7时,疲劳寿命提高13.6倍.      

重载交通下半刚性基层路面荷载敏感性试验及对策措施

应用Shell法的BISAR程序,计算不同轴重条件下半刚性基层各层的层底拉应力,并分析重载作用下路面疲劳寿命的相对降低趋势,在此基础上分析基层模量和基层厚度对路面疲劳性能的影响,提出了重载道路路面结构设计应优先增加基层厚度的观点。     

路基回弹模量对刚性路面疲劳寿命的影响分析

基于大型通用有限元软件ABAQUS,建立水泥混凝土路面结构体系三维有限元模型,针对2种路面结构形式和2种轴重的轴载作用,计算不同路基回弹模量下的路面结构响应,结合水泥混凝土疲劳方程,分析路基回弹模量对路面结构疲劳寿命的影响.结果表明,随着路基模量的增加,板底应力水平及变化率近似呈线性水平降低,而路面疲劳寿命与疲劳寿命折减率则呈现出较为明显的非线性变化,应力水平变化不大的条件将使得路面结构疲劳寿命产生显著影响;提高路基回弹模量在较高区间(40～60 kPa)将更加显著增大路面疲劳寿命,另外,增大轴载会使路面结构疲劳寿命显著降低.     

以弯沉为控制指标的柔性路面设计方法的可靠性分析

对以路表弯沉为控制指标的柔性路面的设计方法进行了可靠性分析。采用蒙特卡洛模拟法，得到路面结构，疲劳寿命、可靠度三者的关系图。研究表明路面疲劳寿命的变异性主要取决于厚度和模量的变异性，厚度和模量均值的变化对疲劳寿命的变异性影响很小，以弯沉为控制指标时，路面的疲劳寿命对各参数的变异性的敏感程度按由大到小的顺依次为：Ｐ，Ｅ３，ｈ２，Ｅ２，Ｈ１，Ｅ１。     

复合式路面疲劳裂纹扩展数值模拟研究

基于虚拟裂纹闭合法(VCCT)以及广义Paris公式,对隧道复合式路面的疲劳裂纹扩展寿命进行研究.首先对现有的虚拟裂纹闭合法进行改进,编写出能够模拟复合式路面疲劳裂纹扩展的子程序UEL;采用有限元软件Abaqus对子程序UEL进行调用,计算出路面结构的能量释放率以及应力强度因子,结合广义Paris公式求得其疲劳裂纹扩展寿命.改进的虚拟裂纹闭合法能以一个模型计算出多种裂纹长度对应的能量释放率,很大程度上降低了计算代价;数值模拟结果表明:Ⅰ型应力强度因子KⅠ随着裂纹扩展长度的增加而增大;Ⅱ型应力强度因子KⅡ随着裂纹长度增加先呈递减趋势,然后递增;有效应力强度因子K eff与Ⅱ型应力强度因子KⅡ的变化规律大致相同.还利用改进后的虚拟裂纹闭合法研究了上下面层模量、混凝土层模量以及超载对疲劳裂纹扩展寿命的影响.结果表明:超载系数的增大会使复合式路面的疲劳裂纹扩展寿命显著降低;疲劳裂纹扩展寿命会随着上下面层模量的增大而递增,并与上下面层模量呈近似线性关系;疲劳裂纹扩展寿命也会随着混凝土层模量的增大而递增,但递增速率会逐渐变缓.对路面疲劳寿命影响大小的次序为:超载系数>混凝土模量>下面层模量>上面层模量.研究结果对复合式路面的结构设计具有一定的参考价值.     

南方富水隧道复合式路面防排水基层方案选用研究

为分析南方富水隧道复合式路面采用不同防排水基层方案的可行性与设计要点,基于路面结构弹性层状体系和疲劳寿命理论,对比分析了采用防渗素混凝土、多孔混凝土、开级配沥青稳定碎石、级配碎石4种不同基层的路面结构受力特性。结果表明:路面设计时应对层底受拉变形为主的沥青上面层和CRC混凝土面层进行疲劳寿命验算,最不利点位距轮隙中心横向距离分别为0.25δ和0;沥青上面层最大拉应变(ε_1)高于规范验算采用的沿行车方向拉应变值,出于保守考虑,结构验算时宜选用该值;沥青上面层、CRC面层疲劳开裂寿命在不同基层方案条件下可分别达到"重"和"特重"交通等级;4种基层方案均可满足重载交通需要,可灵活采用单一的或复合基层方案。     

基于Ansys的水稳基层疲劳影响因素分析

通过Ansys软件,采用soild45单元,分析各层在完全连续状态时,水泥稳定基层在不同路面结构和材料参数下的底面拉应力。采用AASHTO 2002中半刚性基层疲劳方程计算各个因素水平下水泥稳定基层的疲劳寿命,分析了各因素对基层疲劳性能的影响。结果表明:基层底面拉应力随轮胎接地压力的增加而增加,疲劳寿命则随之减小;基层底面拉应力随基层模量增加而增加,随面层和底基层模量的增加而减小;基层底面拉应力随各结构层厚度增加均减小,随基层厚度变化而减小的速度最大。     

旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的疲劳损伤分析

结合107国道河南省郑州至许昌段旧水泥混凝土路面所铺筑的沥青混凝土加铺层试验路情况,根据现场检测和室内试验数据,采用疲劳损伤力学方法对沥青混凝土加铺层处治机理及效果进行比较分析,探讨地基支承、接缝传荷、加铺层厚度、加筋等因素对沥青混凝土加铺层疲劳损伤寿命的影响,有利于在施工中采取有效措施延长旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的寿命.     

基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%,表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方...     

加铺于旧沥青路面的薄层罩面层间剪切疲劳性能研究

薄层罩面作为一种预防性养护措施,其层间抗剪性能的好坏直接影响到罩面层的使用年限,为了更好地评价薄层罩面的疲劳寿命,进行了层间不同粘结材料、不同应力水平和不同温度条件下的剪切疲劳试验,并建立层间剪切疲劳方程。结果表明:层间粘结材料、试验温度和应力比等都对薄层罩面层间剪切疲劳寿命影响较大,不同粘结材料的层间剪切疲劳寿命随着应力比的增大、试验温度的升高都明显下降。     

沥青路面疲劳当量温度计算方法研究

我国现行沥青路面设计规范以15℃作为测定沥青混合料疲劳性能的试验温度,忽略了地区之间存在明显的温度差异。根据路面弹性力学层状理论,对控制应力与应变两种疲劳加载模式进行分析,讨论了适用于路面实际疲劳状况的加载模式。分析了影响沥青路面疲劳寿命的因素,并采用SHELL方法,根据Miner法则计算疲劳当量温度,提出了日疲劳当量温度的计算公式,计算了我国8地区的年疲劳当量温度,讨论了不同地区疲劳当量温度的取值范围和取值方法。此研究结果为提高路面结构分析精度提供了可靠的温度参数依据。     

组合式基层长寿命路面结构优化

本文研究影响组合式基层结构性能的因素.选择适于长寿命路面的设计指标,考察各层厚度及模量参数对设计指标的影响显著程度,采用正交试验法设计试验,运用BISAR软件计算不同参数组合下的路面力学特性,并在此基础上进行结构参数优化,优化后的结构在标准轴载下沥青层底应变为68.9με,半刚性层底应力为0.13MPa,计算弯沉为8....     

泡沫沥青冷再生路面合理结构厚度研究

针对泡沫沥青冷再生路面合理结构厚度问题,拟定了27种典型的冷再生路面厚度组合,运用BISAR3.0软件分析了不同厚度组合下的路表弯沉、冷再生层承载能力和疲劳寿命.结合工程实践和我国交通等级的规定,提出了不同交通等级下泡沫沥青冷再生路面的合理结构厚度.     

乳化沥青冷再生路面面层合理厚度分析

针对乳化沥青冷再生作为路面下面层时适用公路等级的问题,拟定了9种典型的冷再生路面组合形式,运用BISAR3.0软件分析了不同厚度和基层模量的再生路面结构的路表弯沉值和疲劳寿命,结合工程实践和我国交通等级的划分,分析了不同厚度下冷再生面层适应的公路等级。     

路基回弹模量对沥青路面设计参数的影响

路基回弹模量是影响路面整体结构强度的重要因素,采用BISAR3.0路面应力计算程序,分析了路表弯沉、基层底面拉应力、面层剪应力等沥青路面设计参数伴随路基回弹模量变化的趋势。分析结果表明:随着路基回弹模量的增加,路面结构层的力学性能得到明显的改善,路面的理论疲劳寿命也大为提高。     

沥青混凝土路面疲劳行为的影响因素分析

从混合料性质、载重、间歇时间和温度四个方面,对影响沥青混凝土疲劳行为的因素进行了分析,研究结果显示:增加沥青含量、降低空隙率可以提高沥青混凝土的疲劳寿命;疲劳破坏随车辆载重的增加而增大,且不同轴配、不同速度车辆所产生的影响存在差异;间歇时间可以减缓路面的疲劳破坏速度;环境温度及其变化对疲劳寿命的影响不容忽视。     

基于有限元分析的干线公路路面疲劳寿命及养护时机研究

为了研究干线公路路面疲劳寿命和养护时机,基于有限元模型,结合粘弹性路面材料模型和动态车辆荷载,通过拉应力指标对路面结构力学响应进行分析;并通过试验段大修模型疲劳寿命对典型方案的养护时机进行分析。研究表明：高模量沥青混合料应用于中下面层,对路面结构的整体受力状况有利,在抗车辙能力方面更为显著;采用高模量沥青混合料EME-14作为下面层,提高了沥青路面寿命周期内的抗变形能力和维修养护次数,从而大大减少干线公路全寿命周期内的能耗和排放。