移动荷载作用下长大纵坡沥青路面力学响应分析

为了研究结构层参数对长大纵坡沥青路面结构力学性能和路用性能的影响作用,采用有限元软件建立了移动荷载模型及长大纵坡沥青路面结构三维有限冗模型,分析了移动荷载作用下,面层、基层竖向压应力、最大剪应力、层底拉应力随各结构层厚度、模量及结构层组合的变化规律。结果表明：面层模量的增加在提高路面抗车辙性能的同时会降低其抗疲劳开裂性能;增大基层模量可以提高面层抗疲劳性能,但同时增加了基层层底拉应力,降低了基层抗疲劳性能;对于刚度较大的半刚性基层,面层厚度取低值可以增强长大纵坡沥青路面的抗车辙性能,基层厚度对于路面结构抗车辙性能影响较小;面层与基层模量比值在0．8～1．1范围内变化时,对长大纵坡沥青路面结构受力较为有利。     

移动荷载作用下饱和沥青路面动力响应三维有限元分析

沥青路面结构在外界环境作用下是气、液、固三相介质体,水和荷载的耦合作用导致了沥青路面初期损坏的产生,探究其在车辆移动荷栽作用下的动力响应是获知沥青路面结构行为的前提.首先,在沥青路面饱和情况下,作一级合理近似,将其视为流固两相介质.基于多孔介质理论,对于典型半刚性基层沥青路面结构建立了移动荷载作用下的三维有限元模型;而...     

移动非均布荷载作用下的沥青路面动力响应分析

为更准确地模拟沥青路面实际的受力状态,基于弹性层状理论,借助大型有限元分析软件ANSYS,建立了沥青路面三维有限元粘弹性模型,并对其施加非均布垂直和切向摩擦行为的共同影响,分析车辆在匀速行驶时,沥青路面在不同载重车辆荷载作用下的动力响应。结果表明,纵向最大拉应力位于基层层底,纵向最大压应力位于沥青面层。超载显著增加了各层结构应力,加速了路面结构的破坏。路面设计时应提高上层材料的抗压强度。     

移动荷载作用下沥青路面三维有限元分析

针对交通移动荷载引起的沥青路面结构破坏问题,采用竖向静载及移动荷载,利用三维有限元数值法对移动荷载作用下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律与静力学响应进行了对比分析。结果表明,在移动荷载条件下,半刚性路面结构的竖向位移及竖向压应力较静载相比呈现不同程度的下降。     

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。     

车辆荷载作用下路桥段结构的动态响应分析

本文首先建立了车辆荷载模型,并通过编制FORTRAN用户子程序实现了车辆荷载的移动和重复作用。采用大型有限元软件ABAQUS对简化的路桥段结构进行了三维有限元分析,计算了路桥段在车辆动荷载作用下的应力应变特性和变形规律,并分析了载重对路桥段结构的影响。结论认为:车辆荷载是导致台背填土以及地基沉降的直接原因之一,因而在路桥段结构设计中应考虑车辆动荷载的作用。     

刹车荷载反复作用下沥青路面剪切动响应三维有限元分析

为了揭示刹车反复作用下沥青路面剪切动响应力学行为特征,应用ABAQUS建立了典型半刚性基层沥青路面三维计算模型,针对沥青路面剪切动响应控制性外部影响因素,以及单次及反复刹车作用下沥青路面剪应力与水平位移变化规律进行了数值模拟分析.计算结果表明:加速度和阻尼比对路面结构残余水平位移存在较大影响;刹车作用效应随着深度的增加而迅速衰减,路表呈现为波浪形的剪切推移变形特征;反复刹车导致沥青路表残余变形缓慢累积.作用次数达到106次后可形成波浪形车辙病害.     

动荷载作用下沥青路面寿命预估

基于4自由度的1/2车辆振动模型,以路面不平整度为激励,运用系统动力学和车辆振动理论分析了不平整路面上的行车动荷载;采用修正Shell永久变形理论,考虑荷载和环境的综合作用,计算了动荷载作用下路面产生的永久变形和平整度的衰变规律;并结合某高速公路路面平整度检测结果,参照质量规范得出路面的剩余使用寿命,建立了动荷载作用下的沥青路面剩余寿命计算与预估的方法。研究结果表明,应用该法不但能够较为准确地预测沥青混凝土路面的剩余使用寿命,还能为准确评价道面使用品质和制定费用-效益最佳路面养护方案提供依据。     

车辆荷载对沥青路面损坏的影响分析

基于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应力。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。     

车辆载荷作用下沥青路面应力分析

基于沥青路面弹性层状结构,利用ANSYS有限元软件分析了水平载荷、超载额度对沥青路面力学状态的影响,得出沥青路面内部应力、应变分布规律;建立了沥青路面应力分析有限元模型,并利用数值软件进行分析,为沥青路面结构设计和施工提供参考。     

纤维沥青胶浆及沥青混合料路用性能试验研究

对木质素纤维和玄武岩纤维的沥青胶浆以及沥青混合料的高温、低温性能进行试验,对比分析不同纤维的性能。采用动态剪切流变试验和锥入度试验评价纤维沥青胶浆的高温性能,延度试验评价低温性能;选取SMA-13沥青混合料,通过车辙试验研究两种纤维对沥青混合料高温稳定性的增强作用,劈裂试验评价低温抗裂性的改善效果。研究结果表明：玄武岩纤维沥青胶浆的高温性能优于木质素纤维沥青胶浆;玄武岩纤维沥青混合料动稳定度和劈裂强度均要较木质素纤维高,且当玄武岩纤维掺量为0.3%~0.4%时其改善效果最佳。研究结果可为纤维在沥青混合料中的应用提供参考。     

增强纤维沥青混合料在桥面铺装改造中的应用

该文结合路面结构的功能特点,提出纤维沥青混合料在路面结构应用中的选择方法及纤维沥青混合料中纤维材料的选择与确定原则;结合工程实例,介绍纤维沥青混合料在桥面铺装改造工程中的应用情况,表明在沥青混合料中掺入增强纤维对混合料性能有一定的改善作用,并从寿命经济角度分析纤维沥青混合料的应用前景。     

车辆荷载作用下沥青混凝土路面结构的应力响应分析

借助大型有限元软件ABAQUS,运用三维动力有限元的方法,建立了移动荷载作用下基于土基横观各向同性的沥青混凝土路面结构的三维仿真模型,并编制了Dload和Utracload子程序来施加移动荷载.通过有限元Standard计算模块,分析和比较了移动荷载下车辆正常行驶、减速和加速情况时路面结构内部应力响应规律.分析结果表明...     

移动荷载作用下沥青混凝土桥面铺装层动力响应分析

为了准确地分析铺装层的受力状态,将车辆荷载简化为移动均布荷载,采用有限元法分析了铺装层在移动荷载作用下的动力响应。分析结果表明,在移动荷载作用下,以较低的速度行驶对铺装各层应力影响较大,各应力分量与移动荷载速度基本呈线性关系;刹车情况下离表面较近区域不再经历正反两次剪应力作用,只是离表面较深处存在很小正反剪应力作用;最大水平剪应力发生在铺装表面,且随深度的增加迅速减小;水平荷载对水平剪应力影响很大,随着水平力系数δ增大,在同一铺装层深度处的最大水平剪应力增加比较明显;在相同δ的条件下,随着深度的增加水平剪应力越小。通过上述分析,提出桥面铺装层控制性设计指标,从而为桥面铺装设计提供理论依据。     

多轴移动荷载下沥青路面的动态响应特性

为分析多轴移动荷载下沥青路面的动态响应特性,通过现场调查建立了不同轴型作用下沥青路面的三维有限元模型,分别研究了单后轴、双后轴及三后轴轴载均匀分布、三后轴车轴载不均匀分布及三后轴车前轴悬空条件下对路面的影响。结果表明:多轴车轴距大于3 m时,各轴对路面的作用相互独立,轴数的增加对路面竖向位移产生叠加作用,对路表最大剪应力及压应力影响不明显;三后轴车中轴对路面竖向位移作用最大,较前轴及后轴分别增大23.7%和18.2%,中轴及后轴对路表剪应力有一定影响,而各轴对路表最大压应力基本没有影响。研究结果显示多轴车轴载不均匀分布对路面破坏会产生较大影响。     

半刚性基层沥青路面交通荷载适应能力分析

根据路面状况和车辆轴载的长期检测数据,以及路面养护维修历史数据,分析了几种典型路面结构下路面破损状况、路面平整度、路面强度与累计当量轴次之间的关系。根据所得到的典型路面结构的使用性能变化规律,分别按路面破损状况、平整度、强度指标估计路面结构能够承受的交通荷载作用次数,得到了典型半刚性沥青路面结构的交通荷载适应能力。     

纤维沥青混凝土的动态参数试验研究

通过动态抗压试验和动态劈裂试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的动态性能参数。选用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件和马歇尔试件,每种纤维掺量制作4个试件,在MTS810材料试验机上进行试验。通过试验确定不同纤维掺量沥青混凝土的动态抗压模量和劈裂回弹模量,对纤维沥青混凝土的动态性能机理进行了分析,并且讨论了动静态抗压模量之间的关系以及纤维掺量与动态模量之间的关系。结果分析表明,加入纤维后的沥青混凝土表现出与普通沥青混凝土相似的动态响应规律,沥青混凝土的动态模量与纤维掺量之间存在较好的相关性,适量的加入纤维会改善沥青混凝土的动态模量等主要动态参数,从而有效增强其综合路用性能。根据动、静态分析结果的基础上给出此种聚酯纤维沥青混凝土的合理纤维掺量在0.20%~0.25%之间。     

玄武岩纤维沥青混合料的路用性能及抗裂性能

为研究玄武岩纤维对沥青混合料路用性能和断裂性能的影响,基于马歇尔试验确定了不同玄武岩纤维掺量下的最佳油石比,并基于此分析纤维掺量对路用性能、老化性能、抗断裂性能的影响规律及其改善效果。结果表明：（1）玄武岩纤维掺量将影响最佳沥青用量,需同时考虑纤维掺量以确定最佳油石比;（2）纤维质量掺量为0.1%时,具有最佳的改善效果,最大可将高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能分别提升31.5%~38.4%、24.4%~37.3%、1.2%~5.5%。纤维对老化沥青混合料的高温稳定性的改善程度最佳,尤其是动稳定度,改善程度是其他性能的1.28~15.0倍;其次是低温抗裂性;水稳定性的改善效果最弱。纤维可通过增加沥青混合料的延性,以提高峰值荷载对应的裂纹张开位移,且玄武岩纤维在中温情况下对沥青混合料的抗断裂性能改善效果要高于低温条件,最大可提升21.64%的断裂韧性。     

沥青路面弯沉指标的探讨

弯沉是我国沥青路面设计和施工质量控制中通常使用的一个技术指标。近些年来,随着我国沥青路面结构形式的变化,以及美国MEPDG设计方法的影响,国内学术界对弯沉指标产生了不同的看法。为此,从路面结构承载能力角度出发,对弯沉指标的力学含义、工程意义以及设计价值等问题进行探讨,同时,结合我国半刚性基层沥青路面使用状况,分析了弯沉指标对路面使用性能评价的作用,并初步探讨了半刚性基层沥青路面结构的耐久性问题。最终指出,完善弯沉设计指标是完善沥青路面力学经验设计方法的有效途径。     

基于加速加载试验的半刚性基层沥青路面动力响应

为了了解移动车辆荷载作用下半刚性基层沥青路面结构动力响应规律,修筑足尺试验场,采用置入式应变传感器,检测加速加载设备在车轮荷载作用下的面层底部动力响应,研究了面层底部横向分布以及轴重和温度对路面结构动力响应的影响。结果表明:移动车轮荷载下,面层底部纵向弯拉应变呈拉压应变交变状态,荷载位置仅影响其数值大小;横向弯拉应变比较复杂,胎冠下部呈现拉应变状态,2个轮胎之间及轮胎外侧呈现压应变状态,胎肩位置呈现拉压应变交变状态;面层底部弯拉应变无法充分反映超载车辆对路面的破坏作用;温度对路面结构的动力响应影响显著,30℃、40℃和50℃下沥青路面动力响应分别为常温状态下的3倍、8.9倍和13.3倍。