高速公路沥青路面疲劳开裂的预测方法及影响因素分析

目前,路面的疲劳开裂成为影响路面长期使用性能的一个重要因素,也是路面设计中非常重要的一个问题。因而研究路面的疲劳开裂特性成为国内外的热点问题之一。     

考虑超载因素的公路路面设计指标的探讨

沥青路面在超载交通作用下出现早期疲劳开裂,主要是由于路面面层的剪应力过大所造成,所以路面设计应该考虑超载因素,以保证路面设计的可靠性。     

土基模量对水泥混凝土路面轮载疲劳开裂损伤的影响

基于有限元软件KENSLABS,构建了水泥混凝土路面轮载损伤计算模型,引入地基季节调整系数与零养护疲劳准则,分析了土基模量整体削弱对路面疲劳开裂指数的影响,探讨了当量轴载系数与多轴通过一次的计算次数对土基模量的依赖性,研究了不同土基模量下板厚、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数等核心路面设计参数与路面开裂指数的关系。研究结果表明:水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着地基季节调整系数的减小而增大,增大速度随地基季节调整系数的减小而加快,当地基季节调整系数从1.0减小为0.8和从0.4减小为0.2时,在单轴、双轴和三轴荷载作用下,路面开裂指数分别增大了2.8、2.9、1.5倍和49.8、269.0、1 351.4倍;当量轴载系数与多轴通过一次的重复计算次数受到板厚与土基模量的影响,在土基模量为60 MPa,板厚为15cm或35cm时,单轴荷载比双轴荷载更易产生损伤,双轴荷载比三轴荷载更易产生损伤,在土基模量为20MPa,板厚为15cm时也是如此,但在土基模量为20MPa,板厚为35cm时,结论则与前相反;水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着面板厚度、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数而改变的幅度与土基模量直接相关,当土基模量为20、60 MPa时,面板厚度从21cm增加到25cm,疲劳开裂指数分别减小1.18×10、1.18×10~(-2),当混凝土抗弯拉强度从4.0 MPa增大到4.4 MPa,疲劳开裂指数分别减小1.28、2.20×10~(-3),当单轴轴重从80kN增大到160kN时,疲劳开裂指数分别增大5.48、7.36×10~(-3),当单轴荷载每日重复作用次数从50增加到90时,疲劳开裂指数分别增大2.05×10-1、5.07×10~(-4);增设厚度为15cm的水泥稳定基层后,设定工况下的路面疲劳开裂设计寿命增加3.42年;在提高土基模量的同时,宜优先考虑适当增加板厚,严禁超载,设置水泥稳定基层等措施,可以控制水泥混凝土路面受轮载作用的疲劳开裂破坏。     

车板耦合作用对水泥砼路面疲劳开裂的影响研究

水泥砼路面开裂和破坏的影响因素较多 ,情况也比较复杂 .笔者首先分析路面板在运动荷载作用下的动力响应 ,建立粘弹性地基上板的动力模型 ,然后从理论上探讨路面不平整引起的车板耦合作用对路面板的挠度、应变及其路面疲劳开裂的影响 ,从而为水泥砼路面的抗裂研究提供依据     

沥青混合料的低温低频疲劳试验分析

沥青混凝土路面的低温开裂问题一直是道路工程界人士研究的一个热点问题,本文依据自行研制的"沥青混合料低温低频疲劳试验仪",分析沥青混合料在低温低频条件下的应力～应变关系以及耗散能与疲劳特性之间的关系,进一步掌握沥青混合料低温低频的疲劳性能.     

车板耦合作用对水泥砼路面疲劳开裂的影响研究

水泥砼路面开裂和破坏的影响因素较多，情况也比较复杂，笔者首先分析路面板在运动荷载作用下的动力响应，建立粘弹性地基上板的动力模型，然后从理论上探讨路面不平整引起的车板耦合作用对路面板的挠度、应变及其路面疲劳开裂的影响，从而为水泥砼路面的抗裂研究提供依据。     

沥青混合料的低温低频疲劳试验分析

沥青混凝土路面的低温开裂问题一直是道路工程界人士研究的一个热点问题．本文依据自行研制的“沥青混合料低温低频疲劳试验仪”，分析沥青混合料在低温低频条件下的应力～应变关系以及耗散能与疲劳特性之间的关系，进一步掌握沥青混合料低温低频的疲劳性能。     

多轴重车荷载与标准轴载间换算关系研究

通过多轴车轴载谱调查以及不同荷载作用下路面结构的受力分析,采用国外的路面疲劳寿命计算公式以及沥青面层永久变形计算公式,建立起不同轴重的多轴荷载与标准荷载之间的换算关系。计算结果表明按照国内换算方法得出的交通量能满足路面的疲劳开裂的要求,但不能确保路面的抗车辙性能。     

重载交通沥青路面设计指标研究

重载交通地区车辆超载严重,路面质量下降迅速,严重影响了车辆的行驶速度和运行安全.沥青路面结构设计重点考虑沥青面层的疲劳开裂、半刚性基层的开裂和车辙三个方面的临界破坏情况.采用ANSYS有限元软件进行路面结构力学响应分析和常用沥青路面结构应力应变分析.     

对沥青混合料离析现象的分析和探讨

沥青混凝土路面具有坚实、耐久、平整、良好的抗滑性,防渗、耐疲劳的性能和抗高温开裂的温度稳定性,我国绝大部分高等级公路都采用沥青混凝土路面。但随着国民经济快速发展,交通物流业的成长壮大,大型超载车辆与日俱增,沥青路面过早地出现了开裂、     

重载交通沥青路面设计指标研究

重载交通地区车辆超载严重，路面质量下降迅速，严重影响了车辆的行驶速度和运行安全。沥青路面结构设计重点考虑沥青面层的疲劳开裂、半刚性基层的开裂和车辙三个方面的临界破坏情况。采用ANSYS有限元软件进行路面结构力学响应分析和常用沥青路面结构应力应变分析。     

基于修正Neuber方程的沥青路面裂缝形成疲劳寿命预估方法

为预估沥青路面裂缝形成疲劳寿命,根据局部应力-应变理论,通过直接拉伸疲劳试验,建立了沥青混合料的真实应力-应变循环曲线,运用Neuber方程将名义应力、应变转换为局部应力、应变,对循环曲线和Neuber方程进行修正,以符合平面应变问题。通过等应变疲劳试验,建立了沥青混合料的疲劳寿命方程,提出了沥青路面裂缝形成寿命预估方法。根据应变疲劳寿命曲线可合理计算沥青混合料疲劳损伤,由累积损伤可求得沥青路面裂缝形成疲劳寿命。     

复合式机场道面结构设计方法

将沥青面层抗反射裂缝疲劳寿命和水泥混凝土板弯拉疲劳强度作为复合式机场道面的设计依据,基于复合式机场道面荷载应力、温度应力及抗反射裂缝疲劳寿命的计算式,借鉴民用航空运输机场水泥混凝土道面结构设计方法和公路水泥混凝土路面结构设计方法,提出了以荷载与温度综合疲劳弯拉应力和沥青面层反射裂缝疲劳寿命为设计指标的复合式机场道面结构设计方法,以单层、双层、三层的面层结构组合方案进行对比设计。设计结果表明:面层采用双层的改性沥青混凝土方案时综合疲劳应力为4.84 MPa,抗反射裂缝疲劳寿命为699 362次,满足设计要求,是一种经济可靠的结构组合方案,因此,设计方法可行。     

沥青路面中玻纤格栅的作用机理探讨

玻纤格栅作为减少或避免这类损坏的方式在沥青路面建设中得到广泛推广.对玻纤格栅应用于沥青路面上时对路面减少裂缝和车辙的功能作用进行系统研究,可为以后更好地指导玻纤格栅的生产与在沥青路面中应用奠定了理论基础,具有显著的理论意义与推广价值.     

高等级公路沥青路面反射裂缝的分析与防治

反射裂缝是旧水泥砼路面上沥青罩面和半刚性路面的常见病害,对道路的危害极大.笔者通过多个方面对高等级公路沥青路面反射裂缝的产生机理进行了深入的分析,包括温度型反射裂缝和荷载型反射裂缝;并从断裂力学的角度综述了反射裂缝在纵向、横向扩展的模式及其对路面的破坏.提出了多种防治措施与处理方法.     

沥青路面裂纹的形成机理及扩展行为

沥青路面耐久性较差,容易出现低温开裂、疲劳开裂、车辙等问题,在外界荷载作用下,沥青路面微观裂纹逐渐发展为宏观裂纹.裂纹扩展会导致沥青路面服务能力变差,路面使用性能下降.以邢台邢清公路为例,在分析沥青路面裂纹破损类型的基础上,对沥青路面裂纹形成机理进行研究,应用模拟程序APCPPS2D进行了沥青路面裂纹扩展路径研究.     

荷载作用下半刚性基层沥青路面开裂原因分析

利用线弹性断裂力学理论和有限元法计算裂纹尖端应力强度因子,并且利用Paris公式计算了沥青路面的疲劳寿命。提出现在我国半刚性基层沥青路面容易产生反射裂缝的可能是由于沥青面层较薄、沥青面层刚度较低、基层刚度过高等综合因素造成的。基层抗压模量的变化对沥青路面疲劳寿命影响比面层抗压模量的变化更显著,随着面层厚度的增加,沥青路面的疲劳寿命有较大的提高。