防水抗裂层防治反射裂缝的力学数值模拟分析

本文采用ABAQUS有限元软件进行力学和热力耦合分析,研究不同温度情况下,防水抗裂功能层对路面结构沥青层底拉应力、基层层底拉应力、剪应力、弯沉和反射裂缝强度因子的影响。结果表明:(1)防水抗裂功能层能够有效降低反射裂缝尖端的应力集中情况,从而抑制反射裂缝的扩展;(2)适宜厚度的防水抗裂功能层具有良好的温度适应能力,在各种温度条件下都对路面结构力学响应影响较小,且抗裂效果稳定。建议沥青混凝土路面中应尽量设置厚度不超过3cm且模量较高的防水抗裂功能层。     

半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝影响因素分析

借助ABAQUS有限元计算平台,应用断裂力学理论,综合分析半刚性基层沥青路面反射裂缝影响因素及影响程度,并对分析结果进行极差分析。结果表明,沥青层模量对半刚性基层沥青路面反射裂缝尖端应力强度因子影响程度最大,增大沥青层模量将显著增加裂缝尖端应力强度因子;基层-土基层间粘结状况对反射裂缝尖端应力强度因子的影响仅次于沥青层模量;半刚性基层及土基模量对反射裂缝尖端应力强度因子影响最小。因此,在采用高模量沥青层增加沥青路面结构抗永久变形能力同时,应注意其对半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力的不良影响。     

半刚性基层沥青路面反射裂缝建模分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面的主要病害之一。通过对反射裂缝有限元模型的分析,面层与基层的厚度、模量、温缩系数等参数均对抑制反射裂缝的扩展有一定影响。从材料和结构方面提高抗裂性能,并采用加铺土工合成材料、增加柔性基层和应力吸收层,能够使半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治达到良好的效果。     

交通荷载作用下玻纤格栅对反射裂缝扩展的影响

为研究交通荷载作用下玻纤格栅对沥青路面反射裂缝扩展的影响,采用ABAQUS有限元软件建立含有反射裂缝的半刚性基层沥青路面结构二维模型,对裂缝尖端的应力强度因子进行计算分析,比较铺设玻纤格栅前后路面面层内裂缝尖端应力强度因子,并分析反射裂缝扩展速率随裂缝长度和面层模量、厚度等的变化。结果表明,促进反射裂缝发展的最不利荷载方式是偏载;设置玻纤格栅后,裂缝尖端剪切型应力强度因子降低41.7%,玻纤格栅可起到延缓裂缝扩展的作用;反射裂缝的扩展速率随着裂缝长度和面层模量的增大而增大,随着面层厚度的增大而减小。     

基于有限元分析法在半刚性基层路面反射裂缝的研究

在断裂力学的理论基础上,运用有限元分析法直接计算断裂力学参数,确定温度梯度和交通荷载等对半刚性基层路面反射裂缝的影响。研究结果表明:基层贯通裂缝容易造成裂缝尖端出现应力集中,且偏荷载作用下更易造成反射裂缝产生和扩展;半干性基层路面反射裂缝在交通荷载作用下是加速扩展的;基层反射裂缝扩展过程中,单独交通荷载作用下,裂缝尖端应力场受面层的厚度、模量的影响,单独温度荷载作用下,裂缝尖端应力场面层模量、基层温缩系数的影响;当交通荷载和温度荷载共同作用时,裂缝尖端应力场有两种荷载共同决定,且低温收缩应力能有效降低由于交通偏载造成的剪切型应力强度因子。     

公路路面防水抗裂层在青银高速公路养护工程中的应用

半刚性基层材料易受水和温度的影响产生干缩和温缩裂缝,并在行车荷载、温度和湿度等因素作用下形成反射裂缝,雨水或雪水的浸入会导致基层变软,路面强度降低,直至路面结构性破坏。本文笔者从解决路面开裂水损害问题出发,研发出一种新型沥青结构功能层,能够将裂缝引起的应力消散,有效消弱基层裂缝对沥青面层的应力集中,防止基层开裂向面层传递,起到防水、抗裂效果,从而实现面层无裂缝,防止基层水损害,延长道路使用寿命的目的。通过应用于青银高速预防性养护工程,跟踪观测达到了预期的效果。     

基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析

半刚性材料目前占到我国各等级公路路面基层材料用量的95%以上,半刚性基层沥青路面虽然具有板体强、抗冻性好等诸多优点,但是容易出现反射裂缝。国内外对半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治包括增加沥青面层厚度、在基层与面层之间增加级配碎石层或应力吸收中间夹层等多种方式。这些措施的侧重各有不同,综合利用多种防裂措施与方法可以达到最佳的防裂措施。力图通过三维有限元建模分析,分别考虑层间连续和层间光滑两种状态,施加正荷载和偏荷载,用以分析典型路面结构中路面厚度对面层底部受力状态的影响,得出单纯增加路面厚度并非最佳防裂手段,并论证了保持良好层间粘结对与延缓反射裂缝的重要意义。并通过荷载作用下加铺应力吸收层的路面结构的力学分析,提出了合理的应力吸收层厚度和模量,指出应力吸收层与半刚性基层粘结良好的重要性。     

基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析

半刚性材料目前占到我国各等级公路路面基层材料用量的95%以上,半刚性基层沥青路面虽然具有板体强、抗冻性好等诸多优点,但是容易出现反射裂缝.国内外对半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治包括增加沥青面层厚度、在基层与面层之间增加级配碎石层或应力吸收中间夹层等多种方式.这些措施的侧重各有不同,综合利用多种防裂措施与方法可以达到最佳的防裂措施.力图通过三维有限元建模分析,分别考虑层间连续和层间光滑两种状态,施加正荷载和偏荷载,用以分析典型路面结构中路面厚度对面层底部受力状态的影响,得出单纯增加路面厚度并非最佳防裂手段,并论证了保持良好层间粘结对与延缓反射裂缝的重要意义.并通过荷载作用下加铺应力吸收层的路面结构的力学分析,提出了合理的应力吸收层厚度和模量,指出应力吸收层与半刚性基层粘结良好的重要性.     

半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性研究

针对半刚性材料作为长寿命沥青路面基层使用问题,通过拟定典型路面,采用BISAB3.0计算了不同沥青层厚度下半刚性基层沥青路面的承载能力和疲劳寿命,分析了沥青层加厚对半刚性基层的基层应力和半刚性材料干缩、温缩的影响,研究了半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性.结果表明:相同荷载作用下,沥青层厚度增加,半刚性基层层顶压应力和层底拉应力明显减小,基层疲劳寿命大幅提高;半刚性基层受温度、水等外界因素影响明显减弱,半刚性基层的开裂、冲刷和路面反射裂缝等问题得以有效控制.     

柔性基层在高寒地区沥青路面

为了研究半刚性基层、沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层和应力吸收夹层在减缓高寒地区沥青路面的半刚性材料层反射裂缝方面的不同效果,采用断裂力学理论和有限元技术,对半刚性材料层已有裂缝的4种路面结构进行了在车辆荷载和高寒地区的骤然降温综合作用下的热-力耦合分析.从应力强度因子和疲劳寿命两方面,开展了上述4种路面结构对反射裂缝在沥青面层中的扩展行为影响的对比研究.结果表明,在沥青混凝土路面的面层和半刚性材料层之间设置的柔性基层和应力吸收夹层可大幅度减缓反射裂缝的扩展速度,从而延长路面使用寿命,并按照沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层、应力吸收夹层、半刚性基层的顺序依次递减.     

级配碎石沥青路面倒装结构力学响应分析

倒装结构中,级配碎石层由下基层变成上基层,引起受力状态明显变化,分析和了解此变化规律有助于优化路面设计.现采用ABAQUS建立动载下不同沥青路面结构的有限元模型,分析路面在不同结构参数下的力学响应.结果 表明:与半刚性基层路面相比,倒装结构能够适当发挥材料的特性,有效防止反射裂缝;但弯沉较大,且容易产生Top-Down...     

西藏高寒地区沥青路面防水防裂设计及疲劳寿命评价

采用剪切、拉拔试验确定了粘层油选型和最佳用量,通过渗水试验、MTS疲劳试验、MMLS3加速加载试验等评价了路面的防裂效果,并对温度和荷载作用进行有限元分析。结果表明:采用1.1~1.3 kg/m2的90-A级沥青作为粘层油最佳,MTS试验加载至完全开裂时,铺设基布的次数是未铺基布的2.64倍,MMLS3试验加载60万次时,层底微应变仅为不铺基布方案的12.22%,有限元分析得出铺设防裂基布使层底应变降低28.38%,实体工程调查显示防裂基布使裂缝率降低了65.29%。铺设防裂基布后形成防水防裂应力吸收层,有助于延缓反射裂缝的发生,延长路面疲劳寿命。     

橡胶沥青应力吸收层在城市新建道路中的应用研究

为减少或延缓城市道路半刚性基层反射裂缝的萌生、扩展,通过室内试验研究了橡胶沥青应力吸收层路用性能,分析其作为半刚性基础抗裂措施的抗裂效果.结合城市新建道路工程现场试验段,对其施工工艺和施工质量控制要点进行了总结,提高了现场施工的质量,并对现场试验段的长期使用效果进行跟踪观察.结果 表明,铺设橡胶沥青应力吸收层后,路面的疲劳、剪切、拉拔和低温抗裂性能均具有较大的提高,其路面在使用较长一段时间后均未出现反射裂缝,其能较好的防止或延缓反射裂缝的产生、扩展.     

基于抗裂考虑的沥青路面力学响应

为了研究沥青混凝土路面半刚性基层收缩裂缝处应力分布规律,分析应力与面层厚度之间的关系,建立了带有基层反射裂缝的有限元模型,分析了轮载作用于裂缝边缘处时路面应力分布规律,同时对不同面层厚度下裂缝位置应力分布进行研究,并得出路面厚度与裂缝位置应力大小的关系.     

结构参数对沥青路面结构设计的影响分析

应用现行设计规范提出的公路沥青路面结构厚度计算理论和方法,通过实例计算,分析了路面结构厚度随设计弯沉、土基模量的变化关系,分析了土基模量、半刚性基层厚度对路面各结构层层底拉应力的影响,得出通常情况下会以底基层层底拉应力控制结构厚度设计,以及提高土基模量、增加半刚性层厚度可以减小（底）基层层底拉应力从而减少疲劳开裂的结论。     

开级配大粒径沥青碎石混合料沥青路面温度应力影响因素分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面的主要病害之一,针对这一问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料作为裂缝缓解层的方法.基于开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面温度应力的计算原理,以通用有限元软件ABAQUS为基础,对开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的温度应力进行分析,探讨了其结构层参数对其温度应力的影响规律.结果表明:开级配LSAM缓解层模量、厚度、空隙率对其自身温度应力具有显著的影响作用,是开级配LSAM缓解层沥青路面结构设计的重要参数.     

不同基层状态下的沥青路面荷载应力分析

为比较在行车荷载作用下,基层未开裂及开裂状态不同时沥青路面结构内的应力响应情况,采用有限元方法对不同工况分别建立模型,计算分析水泥稳定碎石基层沥青路面在不同水平荷载、层间条件时,结构内的应力分布。分析表明,层间粘结状态是影响裂缝扩展的重要因素;面层-基层粘结不好时,面层底部的拉应力和剪应力值都急剧增长,即使基层不开裂,面层内也会产生由下而上的横向裂缝及沿行车方向的纵向裂缝;已开裂但尚未沿深度方向贯穿基层的横向裂缝在荷载作用下会迅速反射至面层;待基层收缩裂缝充分发展并进行处治后,再铺面层可减少和延缓反射裂缝。     

半刚性基层预压裂技术施工质量控制

由于水泥稳定基层材料产生收缩裂缝,在荷载作用下容易反射到路面,形成反射裂缝,采用半刚性基层预压裂技术对其进行处理,可以大大减少收缩裂缝的数量和严重程度。实践表明,预压裂技术施工工艺简便,是一种理想的减少反射裂缝的旋工措施。     

重载交通半刚性基层条件下沥青面层的力学响应研究

为研究重载条件下半刚性基层沥青面层的结构力学响应,运用ABAQUS有限元软件计算半刚性基层沥青路面的弯沉、层底拉应力与拉应变、沥青面层最大剪应力,分析轴重、基层模量及厚度对力学响应的影响规律,并通过多因素方差分析研究各因素的影响敏感性。结果表明:轴重对弯沉、层底拉应力与拉应变、沥青面层最大剪应力的影响最明显,基层厚度次之,基层模量的影响最小。