移动荷载作用下结构参数对沥青路面的动力响应分析

利用ABAQUS有限元软件建立沥青路面的三维仿真计算模型,分析移动荷载作用下沥青路面的设计指标受结构参数影响的变化规律;结合正交试验,探讨了结构参数的影响权重,在此基础上选择了一种结构参数组合并进行了试算。研究结果表明:(1)面层厚度增加可以显著降低面层底部拉应力,基层厚度增加可以显著降低底基层底部弯拉应力,底基层厚度增加可以显著降低基层底部弯拉应力;(2)面层、底基层模量的增加会减小路表弯沉和路基顶压应变,提高结构层的抗变形能力,但是面层、基层、底基层模量的增加也会导致该结构层底部拉应力的显著增加;(3)在敏感性分析的基础上,合理地选择结构参数组合可以有效地降低沥青路面的动力响应。     

隧道半刚性基层沥青路面沥青层疲劳开裂影响因素研究

通过建立隧道半刚性基层沥青路面有限元模型, 对隧道内半刚性基层 (预设横向贯通裂缝) 沥青路面沥青层疲劳开裂进行研究, 研究表明对于隧道内半刚性基层沥青路面, 由于沥青层内最大拉应变显著大于沥青层底拉应变, 导致沥青层内的疲劳寿命远小于沥青层底的疲劳寿命。 沥青层层底疲劳开裂寿命影响因素敏感性排序为： 基层模量＞面层模量≈面层厚度＞基层厚度。 基层模量越大、 基层厚度越厚、 沥青面层模量越小对沥青面层疲劳开裂寿命越有利。     

沥青路面超载作用下力学性能敏感性分析

在不同荷载条件下变化沥青路面结构层的模量,找出沥青路面在超载作用下随结构参数变化路表弯沉、面层拉应力、基层拉应力、底基层拉应力和土基顶面压应变等力学性能及路用性能的变化规律,针对超载作用下的沥青路面要合理控制各结构层之间的模量关系,同时提高土基模量.为超载作用下沥青路面设计、施工提供理论依据.     

沥青路面超载作用下力学性能敏感性分析

在不同荷载条件下变化沥青路面结构层的模量,找出沥青路面在超载作用下随结构参数变化路表弯沉、面层拉应力、基层拉应力、底基层拉应力和土基顶面压应变等力学性能及路用性能的变化规律,针对超载作用下的沥青路面要合理控制各结构层之间的模量关系,同时提高土基模量.为超载作用下沥青路面设计、施工提供理论依据.     

基于APT试验的半刚性基层沥青路面动力响应分析

通过足尺试验路加速加载试验研究半刚性基层沥青路面的动力响应,为路面性能预估及结构设计提供依据。通过修筑水泥稳定碎石基层和二灰稳定碎石基层2种结构APT试验路,埋设水平应变仪、竖向压应力传感器和温度传感器,实时采集路面结构动应力、应变、弯沉和路面温度场,分析温度与结构动应变、应力响应的关系,开展基于FWD弯沉盆的路面结构层模量和力学响应计算分析。研究结果表明,半刚性基层层底拉应变受温度影响较小,半刚性基层厚度对结构弯沉影响较大;半刚性基层厚度越小,其模量衰减越快;随重复荷载作用,半刚性基层层底拉应变响应先较快增加而后缓慢减小;在路面使用初期(2 560万次标准轴载),半刚性基层结构模量衰减较慢,当轮载作用1亿次标准轴载累计当量轴次时,半刚性基层模量约衰减55%。     

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。     

沥青路面设计应变指标控制必要性研究

现行沥青路面设计规范中的设计指标为层底拉应力和弯沉,而缺少对于应变指标的控制。文章对比分析了应变、应力、弯沉指标的差异性,对不同类型沥青路面设计指标的选取进行了探讨。研究结果表明,应变指标验算点的位置应取在面层中部、基层的顶部和底部;基层模量与应变指标和应力指标、弯沉的关系呈负相关;指出了应变作为控制指标的必要性;路面类型对设计指标的适用性影响较大,设计指标应根据路面类型而进行相应选取。     

柔性基层沥青路面结构设计参数分析

综合分析了国内外柔性基层沥青路面典型结构,采用正交分析方法,讨论了沥青稳定基层厚度、级配碎石基层厚度及土基模量等关键结构参数对路表回弹弯沉、沥青层层底拉应力2个柔性基层沥青路面性能指标的影响。研究表明:土基模量对于路表回弹弯沉的影响最为显著;当沥青层厚度在25 cm以内时,增加沥青层厚度可以减小沥青层底拉应力,延长沥青路面疲劳寿命。     

路面设计参数对半刚性基层层底拉应力的影响分析

半刚性基层路面的结构设计受控于半刚性基层层底的拉应力,通过运用正交试验方法,分析路面设计参数对半刚性基层层底拉应力的影响,得出不同参数下的路表弯沉、基层层底拉应力及底基层层底拉应力,并研究其变化规律.研究结果表明:土基模量对路表弯沉的影响最大,其次是基层厚度、底基层厚度和面层厚度,底基层模量是改善基层层底拉应力的最主要的因素,随着它的增大,基层层底拉应力急剧减小.     

路面设计参数对半刚性基层层底拉应力的影响分析

半刚性基层路面的结构设计受控于半刚性基层层底的拉应力,通过运用正交试验方法。分析路面设计参数对半刚性基层层底拉应力的影响,得出不同参数下的路表弯沉、基层层底拉应力及底基层层底拉应力,并研究其变化规律。研究结果表明：土基模量对路表弯沉的影响最大,其次是基层厚度、底基层厚度和面层厚度．底基层模量是改善基层层底拉应力的最主要的因素,随着它的增大,基层层底拉应力急剧减小。     

层间接触状态对沥青路面结构力学响应的影响

沥青路面中层间接触状态非常复杂,它对路面的使用性能有直接影响。针对我国当前采用的典型半刚性沥青路面结构,采用GAMES多层弹性体系计算程序,系统分析了层间接触状态对表面弯沉、表面拉应变、面层内剪应力、沥青层底拉应变以及沥青层底剪应力的影响。分析结果表明:层间接触状态的变化对沥青层底的拉应变影响最为显著,其次为基面层间的剪应力,对路表的拉应变和基层底拉应变影响也较为明显;相对而言,路表弯沉、面层内最大剪应力对层间接触状态的变化不敏感。     

沥青路面结构层参数对路表弯沉盆影响分析

基于弹性层状体系理论,利用 BISAR 软件,计算了 FWD 标准荷载作用下结构层动态模量、厚度以及层间粘结状态对路表弯沉盆的影响。计算结果表明：路基模量是影响路表弯沉大小的主要因素,路基模量减小造成弯沉盆的整体下移;面层模量主要影响荷载中心外20 cm 范围内的弯沉,基层模量的影响范围为30~120 cm;结构层中基层厚度对路表弯沉盆影响较大;层间出现滑移后,路表弯沉迅速增大。当 ALK =10时,最大弯沉增幅可达27.13%。     

半刚性基层模量对路面结构受力的影响

针对不同的半刚性基层模量,采用BISAR3.0计算程序进行计算,分析了面层竖向应力、面层底面及基层底面拉应力、路表弯沉、表面剪应力最大值产生的位置,以及随半刚性基层模量的变化趋势.结果表明:过大的基层模量,会导致路面车辙,发生剪切破坏、基层开裂,降低面层的疲劳寿命,但过小的基层模量又不能形成足够的强度;综合分析认为,基...     

结构层模量对路面力学响应影响的三维数值分析

目前关于路面结构层模量对路面结构力学响应影响的研究一般是利用弹性层状理论进行分析。从三维数值分析的角度，分别从路表弯沉、面层和基层内的压应力及拉应力等方面说明了结构层模量及基层条件对路面结构力学响应的影响。分析认为路面各结构层模量的提高能减小路面表面弯沉，较高的基层模量会增大面层内的压应力，较高的底基层模量能减小基层底面的拉应力。有关分析结果对路面结构的设计和施工具有参考价值。     

级配碎石厚度对倒装式沥青路面结构受力及寿命的影响研究

文章以宿迁市326省道大修工程为依托,针对不同的级配碎石基层厚度,采用BISAR软件对沥青路面进行了力学计算,分析了路表弯沉、沥青面层底拉应力、半刚性基层底拉应力和沥青面层内竖向应力最大值产生的位置,以及随级配碎石层厚度的变化趋势,并对倒装式沥青路面寿命进行了研究。结果表明:随着级配碎石基层厚度的增加,路表弯沉呈线性减少趋势,半刚性基层底拉应力、不同层位的竖向应力和沥青路面的疲劳寿命逐渐减少,趋势逐渐变缓,沥青面层底拉应力逐渐增加,趋势逐渐变缓;级配碎石基层的设置及其厚度的增加对基层未开裂的沥青路面设计是不利的,但可减少基层开裂对沥青面层的影响。     

基于路面材料动态模量的沥青路面响应仿真分析

为研究动荷载作用下沥青路面的动态响应,确定沥青路面各层的动态模量参数,建立路面有限元模型,利用荷载步实现动荷载的加载。测试试验模型沥青面层层底的动态响应,将仿真分析结果和试验数据进行对比,验证仿真结果的正确性。研究结果表明:在动荷载作用下基层和底基层的拉应变和弯沉小于静荷载作用;荷载频率超过5 Hz后,频率对弯沉和层底拉应变的影响不大,温度和动荷载对面层层底拉应变的影响较大。     

足尺沥青混凝土路面加速加载动力响应

采用足尺沥青混凝土路面加速加载试验设备,检测了移动车辆荷载下路面结构的动力响应,分析了面层底部的动应变和土基顶竖向压应力,研究了车辆轴重、行驶速度和轮胎胎压对路面结构动力响应的影响,分别建立了动力响应与轴重、车速的回归模型,在不同轴重、车速和胎压下对4种路面结构进行了试验。分析结果表明:在行车荷载作用下,面层底部应变响应呈拉压应变交变状态;在中等试验温度条件下,面层底部应变响应随轴重的增加而线性增加,土基顶竖向压应力呈单向应力状态,且随轴重增加而增大;车速显著影响面层底部应变响应,但对竖向压应力影响不大,仅影响应力的脉冲持续时间;随车速增加,应力脉冲时间缩短,面层底部应变响应减小;重载车辆在低速行车时对路面的破坏作用更严重,但胎压对面层底部应变和土基顶竖向压应力影响较小。     

冷再生基层沥青路面疲劳设计指标和设计标准研究

以现有理论为依据进行试验并获得结果,从中分析出冷再生基层沥青路面疲劳性能影响的主要因素即各结构层模量及厚度。通过分析得出了冷再生基层沥青路面的面层与基层疲劳设计标准,在设计中引入路表弯沉作为参考标准进行面层设计,引入容许拉应力作为参考标准进行基层设计;结果表明若材料参数、环境参数及荷载参数在规定的合理范围内,路表弯沉及层底拉应力指标作为冷再生基层沥青路面的设计指标,其抗疲劳性能设计可以达到施工要求,满足冷再生基层设计目标。     

不同结构型式沥青路面路用性能对比研究

开展了柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面结构力学响应及疲劳寿命的有限元分析,并对实体工程进行了连续3 a的跟踪观测。结果表明:相比于半刚性基层沥青路面,柔性基层沥青路面路表弯沉、沥青层底拉应变、土基顶面压应变更大,早期病害以坑槽和修补为主,通车3 a才出现横向裂缝。     

车辆荷载下生石灰改良过湿土硬壳层作用效应研究

依托吉舒高速公路工程,基于多层弹性体系理论,分析了生石灰改良过湿土硬壳层对路基路面力学响应的影响规律,结果表明:在硬壳层作用下,路基顶面的竖向压应力减小,竖向压应力分布趋于平缓;随着硬壳层厚度与模量的增加,路基的强度提高,路表弯沉值与基层底弯拉应力减小,硬壳层厚度与模量持续增加,对降低层底弯拉应力的贡献量越来越小。经综合分析,给出硬壳层厚度的推荐范围20～60 cm,模量的推荐范围200～400MPa。