冰劈效应对沥青路面表面裂缝的影响性分析

为研究冻融交替季节冰劈效应对沥青混凝土路面表面裂缝扩展的作用,基于断裂力学方法,采用ABAQUS有限元分析软件建立了路面结构模型,分别研究了路表裂缝在冰劈效应、温缩效应及二者结合作用下的应力强度因子随缝隙内积水深度、裂缝宽度以及裂缝长度等影响因素的变化规律及其相互之间的Pearson相关系数.研究结果表明:冰劈效应下,...     

基于扩展有限元法的沥青路面Top-Down裂纹扩展影响分析

扩展有限元法是近年来迅速发展的一种新型数值方法,本文根据断裂力学理论,利用ABAQUS有限元软件,将该方法用于沥青路面的Top-Down裂纹开裂问题分析,考察了交通荷载、结构参数等因素的影响,通过数值算例验证了该方法在求解沥青路面裂纹扩展问题上的优势。结果表明基于扩展有限元法的计算和分析过程效率高,应用于沥青路面结构裂纹计算分析是可行的,供工程技术人员参考。     

厚沥青路面Top-Down裂缝分析及对路面设计的启示

Top-Down裂缝是厚沥青层路面的主要损坏方式。该文首先对Top-Down裂缝的产生机理进行了分析,然后使用断裂力学和有限元模型,对有裂缝路面的裂缝扩展机理和裂缝的增长阶段进行了研究。结果表明,裂缝扩展的机理主要是拉应力作用,路面结构和荷载谱(大小和位置)也很重要;而荷载位置和温度在沥青混凝土中诱发的劲度梯度,连同沥青和基层的劲度,对裂缝扩展也有重大影响。     

高等级沥青路面表面裂缝扩展规律及寿命研究

为了减缓沥青路面表面裂缝,基于断裂力学理论并应用有限元软件ABAQUS,建立了20节点等参元有限元模型,对路面表面裂缝进行数值计算,且采用Paris公式预测了表面裂缝扩展寿命,分析探讨了应力强度因子K2在表面裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对表面裂缝疲劳寿命的影响。计算表明:(1)表面裂缝的扩展只考虑偏荷载作用,在裂缝的扩展过程中,随着表面裂缝向下不断的扩展,其K2增大到一个峰值后,再缓慢下降。(2)在路面结构参数正常取值的范围内,对表面裂缝扩展寿命影响较大的是面层厚度、面层模量、基层模量,而土基模量、底基层厚度、底基层模量、基层厚度对表面裂缝扩展寿命的影响很小。     

降温过程对沥青路面Top-Down开裂的影响

以半刚性基层沥青路面结构作为研究对象,采用Ansys有限元程序建立沥青面层预含不同深度的初始裂缝的二维有限元模型,研究不同降温过程对沥青面层的力学影响.结果表明:存在微裂纹的沥青路面,在急剧的降温过程中可能导致面层产生Top-Down裂缝.降温过程中,拉应力随着深度的增加逐渐减小;初始裂缝深度越长,降温过程中张开型断裂...     

沥青路面表面裂纹扩展路径的数值模拟

应用线弹性断裂力学理论结合考虑交通与温度荷载的有限元方法研究沥青路面表面裂纹扩展路径。采用1/4等参奇异性单元模拟裂纹尖端的应力奇异性,运用窗口移动技术模拟裂纹扩展路径,并开发了沥青路面裂纹扩展模拟程序。计算了三种不同长度的路面表面裂纹分别在5种荷载工况作用下的应力强度因子及裂纹起裂角,并模拟了表面裂纹向下扩展的情况。模拟表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展路径,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为。     

沥青路面温度场的热量分析研究

以高速公路沥青路面为依托工程,现场连续实测了各结构层的温度,分析了高温和低温温度场及其日周期变化规律.在此实测数据基础上,选取合适的材料热物性参数,针对冬季低温和夏季高温2种情况,计算分析了沥青路面的热量交换,以期进一步认识沥青路面的温度场.结果表明,沥青路面的温度场可以用结构层单位体积的热量变化来描述,二者的变化规律具有良好的对应性;路面热交换主要集中于沥青层,而在基层的变化较小;路面在冬季处于放热状态,在夏季处于吸收并储存热量状态.     

沥青路面材料热物性参数对温度场的影响及敏感性分析

为研究沥青路面主动控制温度场技术的可行性,应用ABAQUS有限元软件建立了沥青路面温度场有限元计算模型,并通过实测验证了模型的精度.计算了夏季高温条件下,上面层材料导热系数、吸收率、比热容和发射率4个因素对路面各结构层的高温状况的影响规律.特别针对车辙问题,探讨了各因素对中面层日最高温度的影响.研究结果表明,上面层材料...     

基于统计回归法的沥青路面温度场模型

在实测31820组路面温度数据和5 554组气象数据的基础上,研究路面温度场预估模型,重点解决以往模型在较深处预估精度不足的问题.通过采用分段函数形式、考虑不同深度处路面温度受环境因素影响延后、引入深度衰减因子等手段得到了新的路面温度场模型.提出了不同深度处气温和太阳辐射对路面温度影响的延后时间,二者分别为0～4h和2...     

玄武岩纤维长度对排水沥青路面性能影响研究

为探究应用于排水沥青路面中玄武岩纤维的适宜长度,采用干拌的方式在空隙率为20%的OGFC-13沥青混合料中分别加入3、6、12和25mm不同长度的纤维。首先通过析漏试验确定不同纤维长度下混合料的最佳油石比;接着进行飞散试验、单轴贯入试验、低温劈裂试验、冻融劈裂试验和渗水试验来探究不同长度纤维对沥青混合料性能的影响。结果表明,加入玄武岩纤维后,沥青混合料的性能有所提升,综合分析各项性能后,建议在排水沥青路面中添加长度为6mm的玄武岩纤维。     

沥青路面表面水膜厚度试验

汽车在有水膜覆盖的路面上行驶时,轮胎与路面之间的附着力降低程度与道路表面水膜厚度有关,道路表面的水膜厚度越厚,附着力降低越多。道路表面的水膜厚度和下面几个因素有关:降雨强度,坡面的构造深度、长度以及坡度。本项目修建9个试验段,包括3种不同的沥青混合料级配和3种不同的坡度,并且进行了人工降雨试验,实测了表面的水膜厚度。根据测得的试验数据,回归了水膜厚度的计算公式,该式和英国的经验公式相比,能够反映出坡面粗糙程度对水膜厚度的影响,可以用于工程实践,预估道路表面的水膜厚度。     

德国沥青路面温度场的预估模型及应用

介绍了目前在德国沥青路面设计中所采用的温度场预估模型及其最新发展,分析了沥青路面温度场预估模型的影响因素.并且通过沥青层温度场的预估模型、温度与沥青混合料劲度模量的关系、沥青层弯拉疲劳方程和Miner疲劳损伤累积定理,阐述了温度场在沥青路面设计中的应用.     

透水沥青路面表面抗飞散性能提升技术研究

为了研究透水沥青路面表面抗飞散性能提升技术,采用自制的环氧树脂作为黏结材料,制备一种环氧树脂砂浆,对透水沥青路面表面进行补强.通过室内试验研究分析环氧树脂砂浆对排水沥青混合料渗水性能、抗滑性能、抗飞散性能以及高温老化和冻融循环后的抗飞散性能,并进行实体工程应用以及效果评价.结果 表明:环氧树脂砂浆用于透水沥青混合料试件...     

沥青路面材料参数对路面温度场的影响研究

结合沥青路面结构实测温度和气象资料,建立了沥青路面温度场求解模型.进行了路面材料参数对高温路面温度的影响研究.结果表明:反射率α的提高对路面降温的效果最显著,导热系数k次之,发射率ε最不明显;热扩散率α的提高会导致路面温度的提高.     

超载现象对沥青路面结构力学影响分析

基于甘肃省目前普遍存在的超载现象,采用我国典型的半刚性沥青路面结构,同时针对沥青路面面层-基层间的层间接触,利用路面结构分析计算软件BISAR3.0 对半刚性沥青路面的路表弯沉、面层层底弯拉应力及路基顶压应变进行计算分析。结果表明,不同的超载率对半刚性基层沥青路面结构力学响应有很大影响,而面层-基层间层间接触条件的逐步恶化又加剧了超载对路面的损害效应。基于此结论,建议在路面施工过程中,应保证面层-基层间接触良好,并在道路运营期间采取一些措施控制车辆的超载、重载。     

表面排水条件对饱水沥青路面动力响应的影响分析

首先建立动态荷载作用下,饱和状态沥青路面轴对称瞬态动力分析有限元模型,并给出有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;而后分析表面排水和表面不排水两种条件下的竖向位移、竖向应力、水平应力、剪应力和孔隙水压力沿深度方向的分布和时程变化,以确定表面排水条件对饱和状态沥青路面动力响应的影响。结果表明,与表面排水条件相比,表面不排水状况对位移场影响不大,而对应力场影响较大;后者在轮胎边缘外侧产生了较大的竖向拉应力,同时产生了更大的正孔隙水压力,使得路面结构处于更加不利的受力状态。     

荷载作用下沥青路面表面开裂的扩展

为了研究荷载作用下沥青路面表面开裂的机理,采用不规则颗粒及颗粒接触界面生成的二维算法子程序,在指定的级配类型范围内随机生成沥青路面仿真体,分别赋予级配碎石颗粒和沥青粘结体相应的材料参数,对刹车荷载作用下沥青路面开裂的细观响应进行了分析。数值模拟结果表明:表面裂纹是随机的产生、裂纹路径的扩展是非连续和跳跃式的,局部裂纹相互干涉最后形成贯通的裂缝微扩展带导致了路面的开裂损坏。模拟结果证明了开裂的非连续性。     

基于无网格法的沥青路面三维瞬态温度场和车辆荷载耦合

无网格法是近年来迅速发展的一种新型数值计算方法,但目前沥青路面结构温度场和应力场的计算分析多采用有限元方法.为了将无网格法应用到该领域,基于变分原理推出了沥青路面瞬态温度场和应力场计算的无网格法公式,采用罚函数法处理本质边界条件.针对工程实例,编制了无网格法程序,建立数值计算模型并进行模拟分析.计算结果与现场实测数据和...     

有限元-无网格伽辽金耦合方法模拟沥青路面裂纹扩展

基于断裂力学理论,利用无单元伽辽金-有限元耦合方法分析了沥青路面的开裂问题,研究了水平荷载、结构参数等因素的影响。结果显示,水平荷载对沥青路面Top-Down裂纹(TDC)的扩展不利,它使得裂纹尖端的应力强度因子增大,裂纹扩展路径缩短,疲劳寿命减小;交通荷载作用下,沥青面层越薄,越容易产生开裂;Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子随着沥青面层模量、基层模量的增加而近似线性增加,裂纹的起裂角随着面层模量的增加而减小,随着基层模量的增加而增大;随着土基弹性模量的增加,Ⅰ型应力强度因子线性减小,裂纹扩展角增大。     

基于温度场的BRT沥青路面结构永久变形特性分析

为揭示BRT沥青路面结构在温度场和公交车移动荷载联合作用下的永久变形特性,依托兰州BRT沥青路面工程,采用数值模拟方法建立沥青路面结构力学分析模型,通过Fortran语言编写用户子程序,引入夏季BRT道路实际温度场,研究了夏季BRT重复荷载作用下温度场与车速对路面结构永久变形的影响,并解释了其作用机理。结果表明,夏季BRT沥青路面结构易发生失稳性车辙;相较于BRT车辆作用的频次,温度对沥青路面永久变形的影响更大;上、中、下面层的凹陷和隆起变形均随车辆速度的增大而减小,且不同行车速度下,中面层的变形值大于上面层和下面层,为延缓BRT沥青路面结构永久变形的产生和发展,应在合理提高公交车车速的同时,重点关注中面层的抗变形能力,并加强面层之间的黏结力。