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。     

重载非均布荷载下沥青路面力学响应分析

选取不同的典型沥青路面结构,采用动态参数,进行了6个等级的非均布荷载作用下的8种路面结构有限元力学响应计算.结果表明:面层是沥青路面结构受力的最不利位置;在双矩形荷载作用下,沥青层底水平横向拉应力和拉应变最大值位于单轮底部中心偏外的位置;路表轮隙中心的应力状态主要和沥青面层厚度和交通荷载有关,随荷载增大,路表应力最大值作用点主要在轮缘外缘附近位置出现;路表最大剪应力随基层类型和沥青层厚度的不同而不同,路表最大剪应力出现在双轮及双轮之间的范围.所得结论可为重载条件下沥青路面设计指标的提出提供理论依据.     

移动荷载下爬坡路段沥青路面力学响应特性(英文)

以解放CA141为代表车型,分析了车辆在驶入爬坡路段后的4种可能行为,根据其动力性能参数计算出上坡时加减速换挡的加速度,据此建立了移动荷载下三维沥青路面瞬态动力学分析有限元模型,对不同行驶工况下路面内的压应力、剪应力及竖向位移特性进行分析。计算结果表明:在移动荷载作用下,路面结构的应力响应不仅具有波动特性,同时在一定区域内呈现交变特性,出现了拉压应力逆转变化,压应力分布主要集中在路表0～6cm范围内;由于速度的降低及水平力的增大,路表处最大剪应力由轮隙向轮心处迁移,沿道路深度方向,最大剪应力峰值由中面层位置向路表迁移;车辆的变速及低速行驶是引起爬坡路段车辙变形的主要原因。     

多轴移动荷载作用下长大上坡沥青路面动力响应研究

为了研究长大上坡沥青路面多轴重载货车对路面的动力响应的影响规律,建立了多轴移动荷载作用下的长大上坡沥青路面动力学模型,深入分析了四轴车作用下长大上坡沥青路面的动力响应规律.研究结果表明:多轴车作用下,各动力响应参数存在明显的干涉现象;水平力对面层底部纵向弯拉应变和纵向剪应变有明显的削弱作用;面层底部横向剪应变对路面的剪切流动变形作用较大,建议将其作为半刚性基层沥青路面设计的控制指标.     

非均布荷载作用下路面结构力学响应计算

选取了典型车型和典型路面结构,考虑了轮胎接地面积折减和压力的不均匀分布,进行非均匀分布垂直荷载作用下,沥青路面结构内力学响应的三维线弹性有限元计算,并分析了路面结构层模量变化时的影响。结果表明非均布荷载作用下面层结构内的剪应力值要明显大于均布荷载作用下的情况,现有设计方法可能低估了车辆荷载引起的路面响应。     

荷载接触形式对路面结构力学指标的影响分析

传统沥青路面结构力学模型通常将车辆荷载假定为圆形、椭圆形、矩形,与实际路面结构在非均布荷载作用下的真实受力状态有一定的区别。应用3D-Move Analysis有限层软件,建立黏弹性材料特性下力学响应模型,对比分析了静载和动载情况下,不同荷载接触形式对路面结构剪应力、路表弯沉、面层底部拉应力、土基顶部压应变最大值及位置的影响;分析了水平力系数和轴载变化时,各指标最大值的变化规律。结果表明:不同荷载状态、荷载接触形式作用下,各力学指标最大值及位置有较大的区别;汽车匀速行驶时,按照传统静载计算结果进行力学指标设计是偏于安全的;汽车制启动时,计算结果比静载偏大,并随着水平力系数的增加持续增大,仍按传统静载结果设计容易导致车辙、疲劳开裂等早期损坏现象;不同荷载接触形式,各力学指标均随轴载的增加而增大。     

重载条件下高性能RAP料柔性基层路面结构力学响应分析

以308国道南宫至石邢界段改扩建项目为工程依托,分析了重载条件下高性能RAP料柔性基层路面结构的力学响应。采用ABAQUS软件对比分析了5种不同轴载等级作用下高性能RAP料柔型基层路面结构的弯沉、水平拉应变、旧路剩余基层层顶压应变及剪应力的特性分布和随轴载的变化规律。结果表明:路表弯沉沿X向呈W型分布,峰值出现在单轮中心;面层表面先产生压应变,随着深度的不断增加,逐渐转变为拉应变,且随着轴载的增加,压应变沿竖向方向有下移趋势;旧路剩余基层层顶压应变沿X向呈U型分布,峰值出现在轮迹中心位置;剪应力沿横向方向呈正弦分布,最大剪应力出现在轮迹边缘处,沿Y向出现在面层表面以下45 cm深度范围内;同一轴载作用下,高性能RAP料柔型基层路面结构的力学响应均小于级配碎石路面结构;随着轴载的增加,路面结构力学响应均随之增加,且高性能RAP料柔性基层路面结构力学响应的增加较慢。     

沥青路面结构动力响应模型验证及分析

在移动荷载作用下研究沥青路面的动力响应是掌握路面结构行为的前提条件,由室内试验所得数据确定材料参数,选取合理的沥青路面结构,借助有限元软件Abaqus建立沥青路面结构模型,将汽车荷载简化为移动的均布荷载,用8节点等参元模拟路面结构,分析在标准动态荷载作用下路面结构的应变响应,并且在试验路段埋设传感器,实测路面结构应变,验证模型的可靠性。     

非均布动荷载作用下沥青路面剪应力动态响应分析

为探求重载货车不同行车速度下沥青面层水平剪应力动态响应规律,结合半刚性基层路面特点,采用层状体系理论,建立一个ANSYS3-D有限元粘弹性路面结构模型。在施加非均布动荷载情况下进行了非线性求解计算。结果表明,沥青面层内的最大水平剪应力均随行车速度的增加呈先增大后减小的规律,行车速度在20km／h左右时,水平剪应力达到最大,对路面剪切破坏程度最严重．     

移动荷载作用下长大纵坡饱和沥青路面的水力耦合分析

为了解长大纵坡饱和沥青路面的水损害机理,基于Biot固结理论和多雨地区长大纵坡的特点,建立了在移动荷载作用下长大纵坡饱和沥青路面“面层-基层-路基”二维三层体系水力耦合模型和水力耦合控制方程,在面层底部为完全排水边界条件下全面系统地分析了车辆荷载、荷载移动速度和纵坡坡度对面层中正应力、孔隙水压力、剪应力和面层位移等物理量分布的影响,为长大纵坡沥青路面结构设计提供理论基础和参考。结果表明：车辆荷载和荷载移动速度对面层中正应力、孔隙水压力、剪应力和面层位移产生显著影响,而纵坡坡度对面层中正应力、孔隙水压力、剪应力和面层位移几乎不产生影响。     

移动荷载下就地热再生路面设计参数对动力响应的影响分析

为探究就地热再生沥青路面结构的真实受力状态,借助ABAQUS有限元软件,参考室内试验数据建立就地热再生沥青路面结构动力分析三维有限元模型,分析行车速度、车辆荷载、层间接触以及面层厚度对就地热再生沥青路面结构动力响应的影响规律。分析结果表明:总体上,车速越慢、车辆载重越大、层间粘结情况越差、面层厚度越薄,竖向位移、水平拉应力、最大剪应力的力学响应峰值越大,近似呈线性关系。分析结果可为就地热再生路面施工与养护提供参考。     

基于沥青路面结构力学行为的车辙深度控制标准

为了进一步规范沥青路面车辙深度的控制标准, 研究了车辙深度对路面结构的影响; 考虑车辙断面特征, 建立了车辆跨越车辙时的动荷载计算模型, 并以冲击系数量化了车辆对路面结构的冲击效应; 通过数值仿真研究了车辆荷载作用下路面结构的内部损伤, 探索了不同车辙深度下路面使用性能的衰减规律。研究结果表明: 车辙深度对路面结构的冲击效应不可忽视, 冲击系数随着车辙加深线性增加, 基于冲击效应的车辙深度应不大于11 mm; 沥青混合料层的最大拉应变位于上面层层底, 与车辙深度正相关, 中面层和下面层的拉应变与车辙深度负相关, 但应变水平显著低于上面层, 基于面层弯拉破坏的车辙深度应不大于15 mm; 最大剪应力出现在上面层层底, 随着车辙深度的增加缓慢增大; 车辙深度处于5~10 mm, 各面层的剪应力整体变化较小, 当其从10 mm增加到25 mm时, 上面层0~1 cm深度处的剪应力增加了14.5%, 增速明显超过中面层和下面层剪应力的减小速度, 基于面层剪切破坏的车辙深度应不大于10 mm; 车辙深度对无机结合料稳定层拉应力的影响不大; 车辙深度超过15 mm后应关注路基顶面压应变的变化, 防止路基出现大的变形。      

动荷载作用下沥青路面动态响应研究

为了进一步明确动荷载作用下半刚性沥青路面的动态响应,通过模型计算,研究了轴重、速度和材料弹性模量等因素对各动态响应值的影响。结果表明,增大轴重会使基层顶部竖向应变、路表弯沉和面层底部横向剪应变等指标显著增大,会加速路面的破坏,因此实际中要控制重载和超载车辆比例;车速越大,各响应值越小,对沥青路面的破坏越小;增大下面层模量能显著减小面层弯拉应变,增大中面层模量能显著减小路表弯沉;增大基层模量能有效减小路表弯沉和基层顶部竖向压应变,但对面层的弯拉应变影响很小。     

车辆荷载对沥青路面破坏的影响研究

轮胎与路面间接触压力具有很明显的非均布性,根据轮胎胎面花纹的类型,提出荷载简化模型,并利用有限元计算分析不同荷载作用下的沥青路面结构响应。结果表明,轮胎与路面接触面的局部区域内,不同荷载模式的影响相当大,这对进一步解释路面面层的破坏现象提供有益的参考。     

考虑车辆动载及非线性接触的沥青路面响应

为研究车辆动载及轮胎-路面非线性接触状态下沥青路面动力响应,利用ABAQUS建立橡胶轮胎模型和车-路相互作用模型,采用中心差分法进行求解,并验证轮胎模型与车-路相互作用模型.结果表明:考虑橡胶轮胎的车-路相互作用模型可行;与集中力相比,车辆动载作用下,上面层轮迹线中点竖向应变增大39.17％;与无路面不平度相比,B级路面和C级路面作用下,悬架弹力分别增加3.36％、14.34％,上面层轮迹线中点竖向位移分别增加18.51％、59.76％;沥青面层竖向、纵向及横向均出现拉压交变:随路面深度增加,底基层及土基均出现纵向拉应变;最大纵向拉应变出现在土基;最大横向拉应变与最大横向压应变均出现在下面层.     

山区高速公路陡长坡沥青路面力学响应研究

分析了坡面车辆行驶特性,通过建立有限元模型对不同坡度、不同路面结构及不同荷载级位和分布形式下,陡长坡沥青路面力学响应和变形特性进行了分析。研究结果表明,坡面荷载合力明显高于常规平直路段荷载,因此对路面产生了更强的破坏效果;荷载接地压力的非均布效应非常显著;坡面上发生车辙变形的可能性比常规平直路段高25％以上,需要单独设...     

移动荷载作用下沥青路面动态响应三维有限元分析

我国新建道路沥青路面是以双轮组单轴载100 kN(BZZ-100)为标准轴载,采用双圆均布荷载作用下的多层弹性理论进行设计的,而汽车实际施加给路面的是移动荷载。通过建立半刚性基层路面的三维有限元分析模型,对汽车匀速行驶及制动情况下路面的动态响应进行了有限元分析,得出了荷载正下方不同深度处节点竖向位移、竖向压应力、水平应力、竖向剪应力及水平剪应力的时间历程曲线,并与静载作用下的计算结果进行了对比分析。     

不同速度下制动沥青路面结构动力响应研究

采用Hypermesh/LS-DYNA建立轮胎及路面结构有限元模型,研究制动速度和上面层与中面层刚度比两种因素对路面结构动力响应的影响规律。研究结果表明:制动过程中,车辆荷载主要作用在沥青路面面层,其中中面层受到的水平力、垂直力最大。随着制动速度的增加,路面各层结构中应力、弯沉也随之增加;随着上面层与中面层刚度比的增加,路表弯沉呈现下降趋势。所以,在频繁刹车路段可考虑提高上中面层刚度比及控制刹车速度以减弱荷载对路面的破坏。     

车辆动荷载作用下沥青路面应变动态响应分析

为了研究动荷载作用于路面后的面层和基层层底的拉应变响应,建立了路面三维有限元模型,施加0.7,1.0和1.3 MPa的动荷载,分析了面层层底和基层层底的拉应变大小和时程变化规律,得到主要结论有:沥青路面面层内轮胎荷载边缘处自上而下先出现水平向压应变,然后出现拉应变;在荷载中心下,也有此规律,但拉应变出现的位置更浅,基层上水平方向上全部为拉应变。随着荷载强度的增加,面层和基层内部的拉应变也呈现线性增加,但荷载中心下的应变增加趋势大于荷载边缘处的应变。     

轮载作用下典型沥青路面结构力学行为分析

为分析比较半刚性基层、倒装式和组合式3种典型沥青路面结构受轮载作用的力学行为,依托成德南高速公路沥青路面工程试验段,在与贝克曼梁路表静态弯沉测试值对比的基础上,开展了基于弹性层状体系理论的静力学分析.现场选取3个断面,通过预埋沥青应变计测试了不同轴重、不同车速条件下的车辆移动轮载动力响应.研究结果表明:沥青路面更易出现横向疲劳开裂;倒装式沥青路面面层层底行车方向及横断面方向拉应变峰值分别对应为组合式沥青路面的1.24倍和1.30倍,为半刚性基层沥青路面的2.37倍和2.67倍;路面结构厚度相同的情况下,半刚性基层沥青路面在减少沥青面层本身的疲劳开裂和永久变形方面优势较强,组合式沥青路面与半刚性基层沥青路面受力情况接近,可部分替代半刚性基层沥青路面;倒装式沥青路面轴重敏感度为3种路面结构中最小,但宜适当增加沥青面层或沥青稳定碎石基层厚度以改善其受力状况,并应严格控制沥青稳定碎石基层拉应力,以减少倒装式沥青路面和组合式沥青路面疲劳破坏.