对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力变化分析

在交通荷载的作用下,旧路面对沥青加铺层形成的反射裂缝是造成沥青路面病害的主要原因之一。研究了沥青加铺层的厚度、弹性模量、综合地基的弹性模量在对称荷载作用下对沥青加铺层的荷载应力影响变化规律,发现裂缝尖端产生破坏取决于尖端是受压还是受拉,进而提出加铺层设计的设计参数。     

基于有限元方法的“白加黑”路面荷载应力研究

如何解决接缝处的反射裂缝是公路路面“白加黑”工程中的关键问题之一,为此建立路面结构有限元数值模型,研究沥青加铺层厚度和旧水泥混凝土路面厚度变化对沥青层底荷载应力的影响,同时对比分析聚酯玻纤布、应力吸收层以及两者组合的三种抗裂缝处治措施的作用效果。结果表明：适当增加沥青加铺层的厚度可延缓反射裂缝的产生,考虑经济效果,沥青加铺层厚度存在最优值10cm;旧混凝土路面厚度对沥青加铺层反射裂缝的影响较小;聚酯玻纤布和应力吸收层均可削弱沥青层底的应力集中。抗裂缝效果从小到大为：直接加铺沥青层<聚酯玻纤布<应力吸收层<聚酯玻纤布+应力吸收层。     

纤维格栅增强机场双层道面荷载应力分析

为了分析纤维格栅增强机场水泥混凝土双层道面加铺层的荷载应力,采用ANSYS建立机场双层道面三维有限元模型,以J-8飞机荷载为计算荷载,选取机场水泥混凝土道面加铺层层底最大拉应力、层间剪应力、旧水泥混凝土道面板底最大拉应力、加铺层表面弯沉为考察指标.计算了机场双层道面层间接触对荷载应力的影响,并利用正交设计分析机场道面结构参数对荷载应力影响的显著性.研究表明：层间摩擦系数对机场水泥混凝土加铺层层底拉应力与层间剪应力影响较大;机场水泥混凝土双层道面各结构参数对加铺层层底最大拉应力都显著相关,应该作为机场水泥混凝土加铺层设计的主要分析指标;加铺层厚度和基础弹性模量与所考察的4个指标都显著相关.因此,在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计时,必须重视基础处理技术并合理控制加铺层厚度.     

车辆荷载作用下水泥混凝土加铺层的力学特性分析

采用有限元方法,对旧沥青路面上加铺水泥混凝土复合路面结构进行了荷载应力分析,得出了板底荷载应力随加铺层厚度、旧沥青路面厚度和模量等参数变化的规律。加铺路面厚度应由旧沥青路面使用状况评定结果决定,根据旧沥青路面的好坏适当增减加铺层的设计厚度。     

移动荷载下碎石化层模量突变对加铺层的影响分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立碎石化后沥青加铺层的三维有限元模型。因碎石化施工、开挖试坑检查质量后回填以及旧路基处理等使得破碎后碎石化顶面的回弹模量不均匀,交界处有突变,模量突变越大对加铺层受力越不利,越会加速路面破坏。用移动荷载分析这种模量突变对加铺层底拉应力、加铺层剪应力、弯沉、裂缝应力强度因子等的影响,并提出改善这种模量突变的措施,更好的促进碎石化技术的应用。     

旧水泥混凝土路面错台对沥青加铺层受力的影响研究

利用有限元软件ANSYS建立考虑错台的路面结构有限元模型,分析在标准轴载下,不同荷载位置、沥青加铺层厚度和错台高度对沥青加铺层中最大剪应力的影响。计算结果表明：错台条件下,最不利荷位为荷载刚好完全作用在错台高板一侧;在对称加载时,沥青加铺层中也会出现较严重的剪应力集中现象;随错台高度的增加,最大剪应力显著增大;增大加铺层厚度可降低沥青混凝土开裂几率和延缓裂缝的向上反射。     

旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝应力分析

通过建立旧水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型,应用ANSYS软件计算分析了车轮荷载位于最不利位置时反射裂缝的受力特性,并根据断裂力学理论研究了在不同影响因素下应力强度因子K的变化。计算结果表明:在荷载和温度作用下,控制着路面裂缝扩展的应力强度因子KⅠ和KⅡ随着沥青加铺层厚度的增加呈减小趋势;同时,裂缝尖端的应力强度因子将随着沥青加铺层模量的增加而增大;此外,降温幅度和轴载的变化对加铺层抗裂性能也有较大影响。     

沥青加铺层反射裂缝成因及扩展机理分析

旧水泥混凝土路面上沥青加铺层反射裂缝的产生主要是由于温度应力和交通荷载周期性重复作用下产生的疲劳破坏。由于旧水能混凝土路面接缝处不能承受拉应力和剪应力,所以在裂缝和接缝处的沥青加铺层最容易受到破坏。因此,反射裂缝一般情况下都与旧水泥混凝土路面的接缝或裂缝相对应。疲劳裂纹的萌生与扩展沥青加铺层疲劳裂缝萌生过程包括强度准则满足时的初裂状态和格里菲斯准则满足后的裂缝扩展。     

SBS改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析

建立了旧水泥路面沥青加铺应力吸收层防裂计算有限元模型,进行了车辆荷载、温度荷载及两者共同作用下的板缝处沥青加铺层底部最大主应力、等效应力、最大剪应力三应力的计算,并进行了室内试验及现场观测.与无应力吸收层时的对比分析表明,有SBS应力吸收层时计算点应力值均有不同程度的降低:车辆荷载作用下三应力分别减少了35.9%,62.2%及61.8%,在温度荷载作用下三应力的削减分别为38.9%,28.2%和29.4%,在耦合应力作用下三应力分别降低了88.5%,54.2%和54.0%.直剪试验及现场观测表明,SBS改性沥青应力吸收层缓解了层间力的作用,有效延缓了反射裂缝的产生.     

含碎石化层的沥青加铺路面结构分析

利用ABAQUS有限元软件建立了含碎石化层的沥青加铺路面结构模型,研究土基、旧路基层与碎石化层模量以及碎石化层和加铺层厚度对含碎石化层沥青加铺层路面结构的力学响应的影响,确定碎石化模量的控制范围.结果表明,荷载作用中心点及附近一定区域,沥青加铺层层底受拉;沥青加铺层层底拉应力对土基模量、旧路基层模量、碎石化层厚度不敏感,但当碎石化层模量较小(接近300MPa)或加铺层厚(大于20cm)时层底拉应力均较大,在重载作用下更大.因此碎石化道路必须验算沥青层层底拉应力指标.为使沥青层层底拉应力峰值不至于过大甚至超过容许拉应力,使得受拉区域控制在一定范围以内,同时为降低加铺层竖向剪应力及土基顶面压应变,并达到防治反射裂缝的效果,碎石化层的模量宜控制在500～1000MPa.     

旧水泥混凝土路面加铺应力吸收层有限元分析

旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是目前我国旧路改造的主要形式之一,但是由于受到行车荷载和温度应力的反复作用,或二者的耦合作用,很容易出现反射裂缝。对设置应力吸收层的加铺结构利用ABAQUS通用有限元软件进行行车荷载、温度荷载及耦合作用下三维有限元分析,通过对比有无应力吸收层、旧水泥面板与基层之间不同连接状态下各结构层的力学指标,得出设置应力吸收层能有效防止、延缓反射裂缝的扩展,为旧路改造设计、施工提供依据。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计影响因素研究

目前国内外旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法尚未完善,至今仍未有公认的合理可行的设计方法。在前人研究的基础上,用三维有限元方法计算荷载作用下含土工合成材料夹层的沥青加铺层力学响应情况,分析加铺层底应力及弯沉随加铺层厚度、加铺层厚度模量、旧水泥混凝土层模量、夹层模量、路基模量等因素的变化规律以及影响程度,从而提出在加铺层设计中应给予重点考虑的设计因素,对考虑反射裂缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层设计方法进行了进一步探索和研究。     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生,采用有限元方法,视路面结构为弹性层状体系,建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型,分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明,对破裂后的旧水泥混凝土路面板块,沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低,较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力;而降低沥青加铺层模量,增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况,并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。     

考虑旧路剩余寿命的加铺层结构设计

通过沥青混合料小梁的室内二级荷载疲劳试验,模拟旧路沥青面层材料加铺前和加铺后的疲劳损伤特性.运用混凝土材料等效损伤理论,进行了半刚性基层荷载作用次数在加铺前后的换算,系统地提出了包括旧路面层和基层的剩余寿命预估、加铺层设计和验算在内的沥青加铺层设计方法,并采用此方法对山东省东港高速公路加铺结构进行设计.分析结果表明:初拟结构一、二的疲劳寿命都能满足交通量的要求,但是考虑到经济因素以及各结构层疲劳寿命与交通量的协调性,建议采用12 cm LSPM-25的结构二作为东港高速公路的加铺结构.     

旧沥青路面对超薄水泥混凝土路面荷载应力影响

为了定量分析旧沥青路面对UTW路面使用性能的影响程度，将UTW路面板视作面层，沥青层视为基层，旧沥青路面基层以下部分视为综合地基，利用弹性三层体系模型，应用三维等参无法，计算分析了旧沥青路面铣刨后剩余厚度、弹性模量与路面板厚度、地基综合模量对超薄水泥混凝土路面荷载应力的影响。研究表明，板底弯拉应力随沥青层厚度至线性变化，且斜率与Es有关；路面板较薄时，控制沥青层厚度大子6cm，有利于UTW路面的使用；对于一定的路面板厚度，当沥青层弹性模量大于某一值后，对路面板底弯拉应力影响很小，可以此值来评价旧沥青层品质；随着Ea的减小，沥青层厚度对板底弯拉应力产生负效应。     

旧路开裂对新罩面层结构荷载内力的影响分析

利用有限元分析方法分析旧沥青路面横向开裂的广度和深度对罩面层荷载应力的影响,分析结果可为合理设计加铺层提供理论依据.     

沥青混凝土路面加铺层力学分析

利用有限元方法对沥青混凝土路面加铺层进行了力学计算,分析了车辆荷载和温度应力对加铺层受力状况的不同影响,根据计算结果对控制加铺层内力提出了一些建议.     

荷载对混凝土梁桥沥青铺装结构受力的影响分析

通过对混凝土梁桥沥青铺装结构现状的概述,说明重载对铺装层研究的重要性及意义。并应用有限元计算程序ANSYS对静载作用下的混凝土梁桥沥青铺装结构应力进行了数值计算,论讨荷载及胎压对应力的影响及其变化规律。     

列车荷载对板式无砟轨道力学性能的影响分析

为研究无砟轨道混凝土在客、货车作用下的劣化规律,基于损伤力学概念,引入损伤变量对混凝土室内循环加载进行试验研究. 首先,建立钢轨-扣件-轨道板-CA砂浆层-底座板-地基有限元实体模型,获取试件试验等效应力水平,通过列车车速确定加载频率,然后确定合理的荷载组合模拟工况;其次,应用MTS加载系统对混凝土试件进行循环加载测试,利用无损检测系统测试了不同加载次数下混凝土的动弹性模量以及抗折强度;最后,将动弹性模量和抗折强度作为损伤变量,根据测试结果得到不同应力水平、加载频率作用对轨道板材料力学性能劣化规律的影响. 试验结果表明:在客货车荷载作用下,动弹性模量的损伤程度在加载200万次时约为抗折强度的损伤程度的2倍;应力水平一定时,加载频率越小,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤程度越大,并且在10 Hz与15 Hz频率之间较明显;加载频率一定时,应力水平越大,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤越严重,应力水平为0.7的混凝土在1 000次左右的加载循环加载下发生破坏;低速的客货车荷载会加快混凝土初期损伤,较高速度的客货车荷载会加速无砟轨道结构后期损伤的发展.      

沥青混凝土桥面铺装车辆荷载与温度荷载作用的耦合分析

针对水泥混凝土桥面沥青混凝土桥面铺装层,采用ANSYS软件建立包含全桥主梁结构及桥面铺装的三维实体有限元计算模型,分析了桥面铺装层在车辆荷载作用下及其与变化的温度荷载耦合作用下的总体变形、最大剪应力及最大主应力的变化特点,为水泥混凝土桥面沥青混凝土桥面铺装的设计和施工提供参考。