沥青混凝土路面加铺层力学分析

利用有限元方法对沥青混凝土路面加铺层进行了力学计算,分析了车辆荷载和温度应力对加铺层受力状况的不同影响,根据计算结果对控制加铺层内力提出了一些建议.     

对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力分析

本研究对沥青加铺层的优缺点及加铺层损坏的原因和解决反射裂纹的措施进行论述,针对对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力进行分析,发现在对称荷载作用下,沥青加铺层的厚度、弹性模量、综合地基的弹性模量对沥青加铺层的荷载应力都会产生影响。     

旧水泥混凝土路面加铺应力吸收层有限元分析

旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是目前我国旧路改造的主要形式之一,但是由于受到行车荷载和温度应力的反复作用,或二者的耦合作用,很容易出现反射裂缝。对设置应力吸收层的加铺结构利用ABAQUS通用有限元软件进行行车荷载、温度荷载及耦合作用下三维有限元分析,通过对比有无应力吸收层、旧水泥面板与基层之间不同连接状态下各结构层的力学指标,得出设置应力吸收层能有效防止、延缓反射裂缝的扩展,为旧路改造设计、施工提供依据。     

旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝应力分析

通过建立旧水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型,应用ANSYS软件计算分析了车轮荷载位于最不利位置时反射裂缝的受力特性,并根据断裂力学理论研究了在不同影响因素下应力强度因子K的变化。计算结果表明:在荷载和温度作用下,控制着路面裂缝扩展的应力强度因子KⅠ和KⅡ随着沥青加铺层厚度的增加呈减小趋势;同时,裂缝尖端的应力强度因子将随着沥青加铺层模量的增加而增大;此外,降温幅度和轴载的变化对加铺层抗裂性能也有较大影响。     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生,采用有限元方法,视路面结构为弹性层状体系,建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型,分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明,对破裂后的旧水泥混凝土路面板块,沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低,较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力;而降低沥青加铺层模量,增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况,并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。     

基于有限元方法的“白加黑”路面荷载应力研究

如何解决接缝处的反射裂缝是公路路面“白加黑”工程中的关键问题之一,为此建立路面结构有限元数值模型,研究沥青加铺层厚度和旧水泥混凝土路面厚度变化对沥青层底荷载应力的影响,同时对比分析聚酯玻纤布、应力吸收层以及两者组合的三种抗裂缝处治措施的作用效果。结果表明：适当增加沥青加铺层的厚度可延缓反射裂缝的产生,考虑经济效果,沥青加铺层厚度存在最优值10cm;旧混凝土路面厚度对沥青加铺层反射裂缝的影响较小;聚酯玻纤布和应力吸收层均可削弱沥青层底的应力集中。抗裂缝效果从小到大为：直接加铺沥青层<聚酯玻纤布<应力吸收层<聚酯玻纤布+应力吸收层。     

设置抗裂结构层的旧水泥混凝土路面加铺结构温度应力分析

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层是一种常见的结构形式。采用有限元方法对不同加铺结构的温度应力进行计算,结果表明:采用抗裂结构层以后,接缝处沥青加铺层最大主应力、等效应力和最大剪应力基本上随加铺层厚度的增加呈减小的趋势,加铺层厚度越大温度应力越小。对比分析后发现,设置应力吸收层和大粒径沥青碎石抗裂结构层以后,接缝处最大主应力、等效应力和最大剪应力都有较大程度的减小。土工织物夹层的抗裂效果与夹层材料的模量有较大关系,当模量越大时对温度应力的减小程度越大。     

级配碎石在旧水泥混凝土路面加铺中的应用研究

通过室内试验研究级配碎石材料的力学特性,对级配碎石加铺层结构进行荷载应力、温度应力及耦合应力分析,探讨设置级配碎石裂缝缓解层的加铺层结构设计方法;提出以设计弯沉值为厚度计算指标、沥青加铺层及半刚性补强层层底拉应力为验算指标的破碎板加铺层厚度计算方法;提出防止反射裂缝的级配碎石的施工方法及质量控制措施.     

薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应

采用ABAQUS有限元分析软件,建立水泥混凝土箱梁桥与工字梁桥三维整体有限元模型,分别研究了不同厚度薄层沥青混凝土铺装层在车辆荷载和温度荷载作用下的力学响应,以及铺装层自重对桥梁结构内力的影响。研究结果表明:在车辆荷载作用下,铺装层厚度由4cm增加至12cm时,箱梁桥与工字梁桥铺装层最大竖向剪应力分别增长了约72%与40%,因此,薄层铺装能够降低层内竖向剪应力水平,有利于缓解车辙病害的发展;在温度荷载作用下,铺装层厚度对层内拉应力及层底剪应力的影响并不明显,力学指标基本处于同一水平;在重力荷载作用下,厚度为4cm的薄层铺装相对于12cm的铺装层能够分别降低箱梁桥桥体内部最大Mises应力及最大主拉应力19.62%与17.70%,而对于工字梁桥而言,能够分别降低应力水平13.79%与10.16%,从而改善了桥梁结构受力状况。可见,薄层沥青混凝土应用于桥面铺装具有良好的力学可行性,在综合考虑环境与材料性能的基础上可在实际工程中推广应用。     

对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力变化分析

在交通荷载的作用下,旧路面对沥青加铺层形成的反射裂缝是造成沥青路面病害的主要原因之一。研究了沥青加铺层的厚度、弹性模量、综合地基的弹性模量在对称荷载作用下对沥青加铺层的荷载应力影响变化规律,发现裂缝尖端产生破坏取决于尖端是受压还是受拉,进而提出加铺层设计的设计参数。