沥青路面基面层间接触状态对路面力学响应的影响分析

为了研究不同层间处治对路面粘结性能的影响,以层间粘结系数 K为指标通过 BISAR力学软件对不同接接触条件下的沥青路面层间应力进行了分析。通过室内基面层间剪切试验对层间不同处治措施下的粘结系数 K进行了界定,并根据定结果分析了层间处治对路面性能影响,计算了不同处治条件下了路面疲劳寿命。     

基-面层间粘结状态对沥青路面车辙的影响

通过有限元软件模拟基-面层间局部不同粘结状态的沥青路面结构,计算分析了路面处于弹性阶段时荷载作用下的力学响应,结果表明：在车辆荷载作用下,由于基-面层间出现局部完全滑动,路面各面层底最大主拉应变都有增大,最大剪应变以表、中面层底变化明显,竖向压应变以越靠近牯结状态变化区越大;车轮制动,竖向荷载与水平荷载的联合作用加大了路面结构的变形.在此基础上,进行了室内车辙试验,较好地验证了,由于结构层间局部粘结失效,会导致沥青路面出现车辙.     

不同基一面层间状态下沥青路面结构力学响应分析

基于沥青路面多层弹性层状体系建立力学计算模型,对沥青路面结构的应力和应变等力学响应进行计算和分析,得出力学响应的一般变化规则。结果表明,路表弯沉、面层层底拉应力和面层剪应力等路面力学响应随着路面层间状态的失效而趋于不利的受力状态,层间疲劳应特别关注,层间剪应力在路面设计中可作为控制指标或验算指标,有效减少路面层间病害的发生。     

层间结合状态对沥青路面设计指标的影响分析

沥青路面面层与基层间的层间结合问题是近年来道路界关注的热点。目前我国的沥青路面设计规范中验算设计指标时假定路面各层间为完全连续状态,这与实际是不相符的,而路面层间结合状态的改变对所计算的应力、应变值会产生很大的影响。因此以此为切入点,在已有的研究基础上,应用层间粘结系数K来对路面层间结合状态进行量化评价,并根据弹性层状体系理论计算分析了K值的变化对沥青路面设计指标的影响。     

沥青面层层间粘结状况对水损坏的影响分析

假设各路面结构层处在光滑和连续状况下,采用BISAR 3.0程序,计算了8种不同层间粘结状况下沥青路面结构的受力情况,分析不同层间粘结状况对路面结构受力的影响。计算结果表明,只要沥青面层内部存在层间的不连续,会在相应部位产生拉应力和剪应力集中,使得该部位的路面结构受力状况非常恶劣;同时,水分易于进入层间薄弱带,沥青面层内部的储水加上各项应力在此集中加剧了沥青路面水损坏的发展,致使水损坏的路面出现了层间断开的现象。     

基于剪切弹性柔量的基-面层间接触状态及路面力学响应分析

为研究半刚性基层与沥青面层的层间接触状态对路面结构力学响应和疲劳寿命的影响,选取典型半刚性基层沥青路面结构,采用Bisar3.0软件中的剪切弹性柔量参数AK作为基-面层层间接触状态的评价指标进行路面结构力学计算,分析不同层间接触状态下沥青路面结构的应力、应变、弯沉等力学指标的变化规律,并计算了层间不同接触状态下路面结构的疲劳寿命.结果显示:剪切弹性柔量可以较好的表征基-面层层间接触状态;弯拉应力和剪应力受基-面层间接触状态的影响较大,当基-面层间接触状态由连续变为滑动时,沥青层底弯拉应力的涨幅为528.25％,沥青层底剪应力的涨幅为157.3％,而弯沉受基-面层间接触状态的影响较小;基-面层间保持连续的接触状态可以提高层间抗剪切能力,延长路面的使用寿命.     

半刚性路面层间实际结合状态的有限元模拟与分析

为了分析半刚性路面在层间实际结合状态下的应力及弯沉分布情况,同时为常规路面设计提供必要的校核手段,根据相关试验结果,利用通用有限元软件的接触模型来模拟路面的层间实际结合状态,并且考虑高温、超载等不利因素的影响,分析路面在层间实际结合状态、不利因素影响下的应力及弯沉变化情况。结果表明,利用有限元软件的接触模型对路面层间实际结合状态进行模拟是可行的,摩擦系数有条件时应根据实际试验结果确定,无条件时,可在0.6～0.8之间选取。     

沥青路面基-面层间拉拔试验研究

为了分析不同用量的各种基-面层间粘结材料的粘结效果,采用万能试验机对ATB-25与AC-25层间粘结成型试件进行了层间强度拉拔试验.试验过程中万能试验机配套软件系统记录了不同时间的荷载与位移数据,由层间拉拔强度试验的位移-应力曲线,得出最大拉拔强度.试验分析结果表明:不同层间材料的拉拔强度和抵抗拉拔位移能力差别较大.因此,选择合理的层间材料有利于提高层间粘结强度和层间变形协调能力,达到减少路面病害、维持路面长期性能稳定目的.     

层间黏结状态对柔性路面力学特性影响分析

为研究柔性路面在不同层间黏结状态下的力学响应规律,建立典型柔性路面结构型式及计算模型,利用BISAR软件对层间黏结状态从完全连续到完全滑动状态时面层、基层的竖向应力、水平应力及路基顶面弯沉进行计算分析。结果表明:随着层间黏结状态衰变,柔性路面基面层内竖向应力随之增大,最大增幅达到42%,易造成沥青层永久变形增加,导致车辙破坏;基面层内水平应力出现峰值突变,易造成各层间滑移;路基顶面竖向位移随之增大,易导致柔性路面整体弯沉过大。     

沥青稳定基层模量对路面结构受力的影响

为优化路面结构,针对不同的沥青稳定基层模量以及不同的结构层厚度等的路面结构组合,应用理论方法对沥青路面结构进行计算,分析了不同因素对沥青稳定基层的层底拉应变、土基顶压应变、表面剪应力等的影响,结果表明:增加基层模量有利于降低基层底和土基顶的应变,较厚的沥青稳定碎石基层并不会增加车辙的危险性,增加底基层厚度能降低基层层底拉应变和表面弯沉,增加土基模量能减小表面弯沉。结果为柔性基层路面的设计、施工提供参考依据。     

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。     

周期性变温条件对沥青路面车轮荷载应力分析的影响

沥青路面结构完全处在自然环境中,经受着持续变化的外界环境因素的影响,故路面结构内的温度分布是随时间和空间分布变化的场函数。在当前的沥青路面车轮荷载应力分析中,多忽略了温度变化的影响,因而与实际情况有很大差别。为此,在现有理论的基础上,提出了考虑周期性温度条件的荷载应力三维线弹性有限元计算方法,并初步探讨了变温条件对沥青路面路表弯沉以及应力场的影响。     

响应面法在沥青路面结构优化中的应用

基于Plackett-Burman多因素筛选设计方法确定响应面的待定系数,分析影响路面结构设计指标的关键因素,用最陡爬坡试验逼近关键因素的最大响应区域,应用响应面法以费用最低、弯沉和设计层层底最大拉应力最接近设计值为目标对路面结构各个参数进行优化,得到各路面结构参数的最佳取值。通过该方法与其他路面结构设计方法的特点综合比较,可知,响应面设计方法可在保证结构可靠性前提下实现对费用的优化,并且可操作性较遗传算法和均匀设计法简便。     

基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响分析

基于有限元软件ABAQUS,建立沥青混凝土路面结构三维有限元模型,分析了基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响。揭示了基层厚度、基层模量和基层与面层或底基层接触条件变化,对路表弯沉、面层层底拉应力和基层层底拉应力等路面力学响应量的影响规律;结合正交试验,提出了在基层结构参数中,路表弯沉受基层厚度影响显著,面层层底拉应力受基层与面层之间的接触条件影响最为显著,基层层底拉应力受基层模量影响显著。