层间接触状态对沥青路面结构受力的影响

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,采用BISAR3.0路面应力计算程序,分析了面层竖向应力、面层和基层底面拉应力、路表弯沉、面层剪应力最大值的产生位置,以及路面结构层层间接触状态的变化趋势。分析结果表明:层间完全滑动状态下,路表弯沉、基层底拉应力、面层竖向应力、面层剪应力等路面设计控制指标比连续状态提高1.5～2.5倍;面层、基层疲劳寿命比连续状态急剧降低。     

半刚性基层沥青路面基-面层间界面强度研究

半刚性基层沥青路面中,半刚性基层和沥青混合料面层两种材料性能差异较大,基-面层间界面的良好连接至关重要。采用BISAR软件分析基-面层间应力,得出基层、面层的模量和厚度变化对界面剪应力和正应力的影响规律。采用自制夹具进行层间剪切试验,研究了剪切速率和试验温度变化与基-面层间界面剪应力之间的关系;回归拟合表明,路面结构的层间剪应力与剪切速率、试验温度具有较好的相关性。     

基-面层间不同接触状态下沥青路面结构受力分析

为了加强沥青路面面层和基层之间的连接,防止由于连接不足导致的层间剪切滑移和路面疲劳开裂,近年来,在辽宁省干线公路沥青路面新建和大修养护工程中,多在无机结合料稳定材料基层施工完成后,实施橡胶沥青碎石封层等下封层技术。利用有限元ABAQUS分析软件建立沥青路面结构模型,对模型施加动态轮载和约束,分析在两种不同层间接触状态下面层和基层之间层间剪应力及拉应力的变化规律,依据数值分析的结果可知,摩擦系数相对较大的层间处治技术对于提高层间连接性能及抗疲劳开裂具有显著效果。     

层间弱结合程度及其范围对沥青面层应力的影响

为了深入研究基-面层层间结合状态对半刚性基层沥青路面反射裂缝的影响,采用Ansys,开展了二维有限元计算。以接触对长度和摩擦系数分别表征层间弱结合范围和结合程度,分析了不同荷载条件下基-面不同层间接触条件对沥青下面层层底拉应力和剪应力的影响,提出了竖向对称荷载、竖向偏载、水平力及温度应力单独作用时适宜的层间结合条件。研究结果表明:竖向对称荷载和水平荷载单独作用或两者联合作用下,基-面层层间结合得越紧密,其弱结合范围越小,对路面结构越有利;竖向偏载和温度应力单独作用或两者联合作用下,基-面层层间结合越弱,对路面结构越有利;除了频繁出现水平力或者水平力较大路段以外,没有必要要求半刚性基层沥青路面的基-面层层间处于完全连续状态,但需要相关试验和工程进行进一步的验证。     

层间连续条件对沥青路面动力特性影响的研究

沥青路面结构由于各结构层间材料性能存在差异且施工技术水平存在限制,路面结构在使用过程中层间接触条件并非完全连续,但在沥青路面设计时仍将其视为完全连续。为探究层间接触状态对沥青路面动力特性的影响,利用积分变换将偏微分方程组转化为常微分方程组并建立传递矩阵,引入转换矩阵表征层间连续状态;依据边界条件和两类积分逆变换获得层间非完全连续沥青路面结构动力响应的解析解;通过参数变化模拟层间接触状态的改变,分析层间接触状态对路面结构动力响应的影响。计算结果表明：面层与基层间的接触条件对路表弯沉的计算结果影响最大,提高面层与基层间的层间黏结强度可有效降低沥青路面的弯沉响应。     

典型沥青路面结构的力学响应对比分析

针对半刚性基层沥青路面、柔性基层沥青路面和复合式基层沥青路面三种国内典型路面结构,采用有限元分析软件建立仿真模型,模拟计算沥青路面拉应力、拉应变及剪应力等力学参数,对比分析三种路面结构在相同荷载及边界条件作用下的力学响应。通过对比分析可知:半刚性基层沥青路面竖向承载能力强,基、面层相接处受力不利;柔性基层沥青路面,基、面层共同承担外荷载,路面整体受力均匀,但变形较大;复合式基层沥青路面设置了柔性过渡层,综合了其他两种路面结构的特点,具有更广泛的适用性。     

沥青路面结构在不同层间接触状况下的抗车辙性能分析

文中通过建立二维有限元模型,分析了不同层间接触状态下柔性基层和半刚性基层沥青路面的车辙变形情况和力学响应。结果表明:结构层之间的紧密接触能提高路面结构的抗车辙能力;相同工况下,半刚性基层沥青路面抗车辙能力优于柔性基层路面;同时沥青面层和基层间的接触状态影响大于沥青面层之间接触状态;同时在超载的情况下,如要控制车辙变形,层间接触是否紧密就显得尤为重要。     

设CA砂浆功能层水泥混凝土路面荷载应力的影响参数分析

水泥混凝土路面面层和基层接触不良是导致路面损害的主要原因,在面层与基层间设置功能层是一种行之有效的方法。提出了一种新的功能层—水泥乳化沥青砂浆(简称CA砂浆)功能层,拟借助CA砂浆这种半柔性材料,改善层间接触状态,延长水泥混凝土路面的使用寿命。通过有限元软件建立设CA砂浆功能层的水泥混凝土路面结构三维有限元模型,对不同结构层参数下的路面结构进行荷载应力分析,进而对路面结构层主要参数的取值提出合理性建议,优化路面结构组合。     

基—面层间不同接触状态下的路面结构力学响应分析

采用Bisar3.0软件,针对半刚性基层与沥青面层处于完全连续、部分连续、完全光滑三种接触状态的整体路面结构进行了力学计算,并分别对其力学分布规律进行了分析。结果显示:层间接触状态的改变使整个路面结构受力发生了显著变化,并且层间存在应力突变,在设计中应当充分考虑不同结构层的结构组合,施工中做好层间处治工作。     

面-基层界面粘结强度对路面力学响应的影响

由于沥青面层与基层材料存在较大差异,其接触位置存在强度突变界面,而界面的粘结强度对路面的力学响应有较大影响.首先基于BISAR3.0软件,对层间粘结强度的表征指标进行介绍,其次通过对行车荷载的模拟,分析不同层间粘结强度条件下,路面结构内部的剪应力、拉应力、弯沉等力学响应,为提高面层-基层界面粘结强度提供理论基础.     

沥青路面动态响应数值分析

为了优化沥青路面结构设计,引入无反射边界,依据结构动力理论,利用有限元数值分析方法,对多层沥青路面在移动荷载作用下的动态响应进行了分析。发现沥青面层的拉应力和路表弯沉随着基层模量、层间摩擦系数、行车速度和面层材料阻尼的增大而减小,剪切应力随着轮胎接地压力和基层模量的增大而增大。分析结果表明:基层设计需要综合优化设计,简单增加基层模量和厚度都是不合适的;良好的层间接触状态以及使用较大阻尼的材料,有利于路面性能的改善;提高行车速度可以延长路面的使用寿命。     

级配碎石基层沥青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路面结构层位功能,就沥青面层厚度、级配碎石基层厚度和模量三个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青路面非线性力学响应进行分析,结果表明：随着面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9cm时面层剪应力最不利,面层厚度为12cm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30cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;随着基层模量的增大,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.     

沥青路面层间滑移破坏分析

通过对沥青路面基层和面层滑移破坏进行的实地调查,应用有限元计算了路面层间的剪应力,并采用路面材料剪切仪进行了室内的层间剪切试验,研究了沥青路面的层间抗剪切能力,分析了导致路面结构层层间滑移的主要原因,并提出了相应的解决措施.     

层间接触状态对半刚性沥青路面的力学影响分析

结合我省高速公路常用的半刚性路面结构,利用ANSYS通用有限元系统分析了面一基层层间接触状态对半刚性沥青路面力学性能的影响,经分析,滑动状态下路表弯沉明显增加、面层内出现较大水平拉应力、水平拉应变明显增加、剪切应力和应变明显增加,因此,在路面设计和施工过程中通过采取技术措施尽量保证面、基层的紧密结合,可延长路面的使用寿命,延缓车辙的出现.     

沥青碎石联结层的设计参数分析

为确定沥青路面柔性基层与半刚性基层的复合基层合理结构,利用BISAR程序,通过变化面层厚度、柔性基层与半刚性基层厚度,对复合基层沥青路面进行结构内力响应分析,并建议设计参数。同时,对重载作用下复合基层路面结构力学响应进行分析,计算不同轴载作用下,路面各层底应力、各结构层的顶面压应力及层面剪应力,并对其分布规律进行探讨。     

移动荷载下设CA砂浆功能层的水泥混凝土路面结构受力分析

为了改善水泥混凝土路面面层和基层间的不良接触状况,提出了在面层和基层间设置水泥乳化沥青砂浆(简称CA砂浆)功能层的措施,借助CA砂浆功能层的材料特性,改善面层和基层的不良受力状况,延缓水泥混凝土路面结构的早期破坏。为了更好地分析路面结构的实际受力状态,有必要进行路面结构在移动荷载作用下的力学响应分析。将运动的车辆荷载等效简化为匀速移动的面荷载,建立路面结构三维有限元模型,分析设置CA砂浆功能层前后路面结构所受荷载应力的变化,探讨CA砂浆功能层的作用。     

高寒地区沥青路面温度行为数值分析

为研究高寒地区沥青路面结构温度行为,以ABAQUS软件为计算平台,结合正交试验方法及滞后衰减气温模型,进行了气象参数对沥青路面温度场影响及其参数敏感性分析,讨论了结构类型、结构层厚度及层间状态等因素对路面温度场及温度应力分布状况的影响,预测了沥青面层不同深度温度日变化值。研究表明:日太阳辐射总量和日平均风速对路面温度具有显著影响,但其显著性与路面结构类型无关;结构层温度场低温时段差别较小,高温时段差别较大;低温下结构层最大温度拉压应力是高温下的5~8倍;级配碎石基层具有良好的温度变化适应性,是高寒地区首选的基层材料类型;采用滞后衰减气温模型进行高寒地区沥青面层温度预测,高温时精度较高,低温时精度较低,该模型的适用性有待进一步完善。     

刚性基层复合式沥青路面层间剪应力分析

针对刚性基层复合式路面容易出现的层间剪切滑移破坏问题,选取由水泥混凝土基层、层间粘结层、沥青混凝土面层组成的复合式结构为研究对象,分析了在不同层间结合状态下,刚性基层与柔性面层的层间最大剪应力的分布规律,以及基面材料参数对层间最大剪应力分布的影响．     

沥青路面层间滑移破坏分析

通过对沥青路面基层和面层滑移破坏进行的实地调查，应用有限元计算了路面层问的剪应力，并采用路面材料剪切仪进行了室内的层间剪切试验，研究了沥青路面的层问抗剪切能力，分析了导致路面结构层层问滑移的主要原因，并提出了相应的解决措施．     

不同基层开裂状态的沥青路面应力对比

为比较基层裂缝形态不同时,湿度和温度变化所引起的面层及基层内应力的变化情况,采用三维有限元方法建立了含不同深度、宽度与间距基层裂缝的路面模型,采用实测的基层有限元参数,分析处于不同开裂状态的水泥稳定碎石基层沥青路面在失水和降温时,基层内的最大应力与应力分布情况,以及对沥青面层的影响。分析结果表明:对于新铺筑的基层,因失水引起的收缩应力较温差的影响更为显著;其他条件一致时,基层模量为4000MPa左右时,对于减少基层开裂最有利;无论对于失水还是降温条件,各结构层自身的模量是影响其应力的最显著因素;基层与底基层间粘结不好时,面层底部的拉应力比层间完全连续时更大,基层裂缝更易反射至面层。