重载沥青路面车辙预估的温度-轴载-轴次模型

为了弥补现有车辙预估模型的缺陷,建立了基于温度-轴载-轴次的车辙预估模型;结合路面足尺ALF加速加载的车辙试验,对不同的沥青路面结构开展车辙预估研究,并结合甘肃省武威地区的气候及交通特点,给出了车辙预估的具体方法;最后对车辙预估模型的可靠性进行验证.结果表明:车辙深度与累计轴次满足幂指数关系;温度和轴载是影响路面车辙的重要因素,温度每升高5℃,车辙深度大约增加1.8倍,车辙深度的增加倍数与轴载增加倍数大致相同;提出的基于温度-轴载-轴次的车辙预估模型具有很高的可靠性,可用于预估同类沥青路面的车辙;强土基薄面层的路面结构具有更好的抗车辙性能.     

基于粘弹塑性理论的沥青路面车辙分析

应用粘弹塑性理论,研究了沥青混合料一维粘弹塑性本构关系,并运用ABAQU软件建立了柔性基层沥青路面车辙分析的有限元模型,研究了路面车辙的发展规律,经环道试验进行了验证。结果表明:荷载作用初期路面车辙发展较快,而后期车辙发展较慢;路面永久变形主要由绝对车辙引起,侧向隆起仅占15%~30%;随着沥青层厚度增加,车辙增加,但增加幅度逐渐减小;从表层开始沥青层的变形率随深度的增加而逐渐变大,在8 cm处变形率达到最大值,之后逐渐减小;沥青路面车辙主要产生在结构深度20 cm深度范围以内,尤其在4~12 cm之间。另外,进行了重载作用下的路面车辙模拟,对基于车辙等效的轴载换算进行了探讨,提出轴载换算系数为5.9。     

基于直道足尺车辙试验的沥青路面重载轴载换算方法研究

车辙现已成为沥青路面一个严重问题,车辙也将发展成为沥青路面设计指标之一,故需建立起与其相对应的轴载换算公式。通过对3种典型的沥青路面结构进行直线式加速加载足尺试验,对不同重载作用下路面车辙随荷载作用次数的变化关系进行分析,得到了车辙预估方程,进而用等形变法建立了基于路面车辙等效的重载轴载换算公式。实验证明,利用该这个公式,再通过车辙预估方程计算的车辙与直道实测车辙数据拟合情况较好。     

沥青路面车辙预估与分析

以山东省典型的某高速公路沥青路面结构为例,运用非线性有限元软件ABAQUS进行了路面结构车辙的数值模拟与分析,建立了车辙深度与轮载作用次数之间的模型方程,采用该方程可以确定路面养护的时机,为养护方案的决策提供科学依据。     

城市交叉口路面结构的力学响应及车辙防治

为揭示城市道路交叉口车辙形成机理,采用有限元模拟的方法,分析城市道路交叉口区域路面结构在温度-荷载耦合作用下,轴载作用次数、温度、水平荷载、移动荷载等因素对沥青路面力学响应的影响,并提出相应的防治建议。     

重载作用下沥青路面结构三维有限元分析

承受重载交通的沥青路面易出现车辙和裂缝等早期破坏。文章从实际情况出发,利用ANSYS有限元软件对内蒙古境内三种典型半刚性基层沥青路面结构建立三维有限元模型,进行仿真模拟,并施加不同轴重的双圆荷载和水平方向荷载,分析了路面结构的力学响应量,为内蒙古重载高速公路沥青路面结构设计提供一些理论基础。研究表明:在同一轴载作用下,结构三的半刚性层底拉应力是结构一的1.5倍,是结构二的1倍;轴载由100 k N增加到120 k N时,沥青层层底拉应力增加了11.1%。     

永久性沥青路面试验路力学响应分布的数值仿真

为解决重载交通和复杂环境条件耦合作用下路面结构力学响应计算与实际不符的技术难题,采用永久性沥青路面试验路实测交通荷载、路面结构温度场和力学响应数据,分别构建轴载、路面温度场参数概率分布函数和基于轴载、温度变量的沥青层底最大应变力学响应回归模型。在此基础上,用计算机编程语言基于蒙特卡罗模拟法设计出参数抽样和沥青路面力学响应概率分布程序,建立了针对轴载、温度场参数离散型分布和正态分布特点的随机变量抽样方法,实现了参数输入和基于全年交通组成与温度变化周期的沥青路面力学响应分布的模拟仿真。结果表明,模拟的力学响应分布与工程实测结果一致,均近似服从正态分布。研究证明了通过蒙特卡罗模拟可揭示路面结构在荷载和温度耦合作用下的力学响应规律。     

高速公路沥青路面车辙发展规律及影响因素分析

为掌握路面车辙深度的发展规律,选取江苏省不同交通等级的高速公路沥青路面路段,分析路面车辙深度随时间和空间的演变规律,建立两阶段车辙深度预估模型,并探究荷载和材料对路面车辙程度的影响。结果表明,随着通车时间的增长,路面车辙深度初期增长迅速,之后逐渐趋于平稳;随着车辙深度的增加,沥青路面车辙深度逐渐由上面层下移至中面层;车辙深度随着当量轴载作用次数(ESAL)的增加而逐渐增大,双层改性沥青路面的车辙年增量相对较小,而单层改性沥青和三层普通沥青路面的车辙年增量明显较大,荷载和材料性能是沥青路面产生车辙病害的主要影响因素。     

高模量沥青混凝土路面车辙变形数值模拟

基于粘弹性理论,利用有限元数值模拟软件ANSYS,建立高模量沥青混凝土路面车辙变形的计算模型,并对高模量沥青混凝土进行抗压回弹模量试验和蠕变试验。对2项试验数据进行回归处理分析,得到外加剂(PR PLASTS)不同掺量和不同温度条件下高模量沥青混凝土的材料参数,并利用这些参数进行数值模拟计算,分析轴载、温度、外加剂(PR PLASTS)掺量、荷载作用次数和面层厚度等对车辙变形的影响,且拟合得出车辙变形的计算公式,其可为高模量沥青混凝土在沥青路面中的应用提供理论依据。     

重载交通沥青路面剪切屈服区分布规律研究

半刚性基层沥青路面的面层沥青混合料在重轴载车辆作用下,产生的剪应力超过其抗剪强度而容易产生过大的剪切塑性变形,使其产生横向剪切流动。考虑面层沥青混合料的粘弹性特性、不同轮载条件下非均布接地压力和路面面层及基层间的实际接触状态,选择4种典型沥青路面结构,用有限元分析方法进行力学响应分析,假定沥青混合料符合莫尔库仑屈服准则,编制基于COSMOS／M的二次开发程序找出重轴载条件下沥青面层剪切屈服区分布规律,解释重载交通沥青路面车辙产生机理。研究结果表明,沥青面层剪切屈服区随着车辆轴载增大而逐步扩展,不同路面结构沥青面层剪切屈服区扩展变化规律不尽相同,路面车辙发展速度和产生部位也不相同。     

沥青路面内桥式压电换能器性能分析

对埋置于沥青路面内部的桥式压电换能器的电压、应力等性能进行分析。通过室内试验和有限元分析相结合的方法,获得了圆弧形及矩形桥式压电换能器在荷载作用下产生的电压值与破坏规律,以及两种压电换能器应力集中处水平最大拉应力及最大剪应力的变化趋势。结果表明,圆弧形及矩形桥式压电换能器所产生的电压值基本与外加应力呈线性关系,且与加载频率无关。当外部荷载的应力水平达到0.5MPa时,圆弧形换能器的压电陶瓷在应力集中处发生断裂,而矩形压电换能器可承受0.7MPa以上的应力作用。为使压电换能器能承受0.7MPa的行车荷载作用,建议压电换能器水平最大拉应力不应超过31.5 MPa,最大剪应力的不应大于14.5MPa。     

基于数值模拟的沥青路面结构可靠度分析

以有限元分析软件ANSYS为工具,进行了沥青路面结构可靠度的分析与计算,讨论了几何建模、网格划分、失效概率的计算、随机输入输出变量的确定、各设计参数的变异性对于沥青路面结构可靠度的影响、设计参数的相关性等问题。并通过基于多层弹性层状体系应力计算程序对可靠度计算方法进行了检验。结果表明:模量的变异比厚度的变异对可靠度影响大,尤其以土基模量的变异性对可靠度影响最大;面层厚度的变异对于可靠度的影响也比较大。输入变量相关程度都比较低。有限元软件ANSYS计算沥青路面结构可靠度有足够的精度,且计算简便,可以作为路面结构可靠度领域的一种新的计算途径。     

广西宜河高速橡胶沥青路面和SBS改性沥青路面性能对比研究

依托广西宜河高速公路开展橡胶沥青路面结构形式的试验路铺筑（7 cmARAC-20C下面层+5 cmARAC-13C上面层），与正常路段的SBS改性沥青路面结构形式（8 cm 70号道路石油沥青AC-25C下面层+6 cm SBS改性沥青AC-20C中面层+4 cm SBS改性沥青AC-13 C上面层）进行对比，并开展沥青胶结料、成品混合料室内性能、现场抗滑指标试验以及长期路用性能观测评价对比研究。结果表明:两种路面结构的使用性能相当。     

柔性基层长寿命沥青路面全寿命周期成本分析

以昆明-安宁高速公路路面工程为实例,采用全寿命周期成本分析方法,对柔性基层长寿命沥青路面结构和传统强基薄面的半刚性基层沥青路面结构进行经济分析？分析表明,柔性基层长寿命沥青路面结构在分析周期内具有更低的直接成本,使用寿命可延长5～6倍,维修作业时间可缩短6～9倍,维修方便易行,对交通影响很小,可节约大量的用户间接费用.     

农村公路沥青路面结构计算分析

利用有限元法,对设置贫乳化沥青稳定碎石柔性基层的农村公路沥青路面结构的弯沉和应力,进行了计算分析。研究得出,采用贫乳化沥青稳定碎石和石灰土组成的混合式基层的沥青路面结构,整体承载能力较高。8 cm贫乳化沥青稳定碎石的荷载扩散能力与15 cm石灰土相近,且设置贫乳化沥青稳定碎石的路面结构,受力更加均匀,变形更为协调。结果表明,贫乳化沥青稳定碎石基层沥青路面适宜在农村公路中应用。     

道路沥青老化评价方法研究进展

沥青是路面工程中常用的筑路材料之一,被广泛应用于中国高速公路和城镇道路中。在路面服役过程中,沥青材料会出现硬化变脆等老化现象,显著影响了路面的运营品质及服役寿命。为了进一步促进道路沥青老化评价方法研究的发展,以宏观性能测试、微观结构探测和数值模拟技术等老化评价方法为脉络,比较了各类评价方法的所属尺度和应用优劣。研究结果表明:现行的沥青热氧老化室内研究方法并不能很好地反映沥青的长期服役耐久性,而紫外老化的室内研究方法更加亟需标准化和规范化;紫外老化和热氧老化的差异在于化学键断裂机制不同,热氧老化主要是由于高温热分解导致化学键断裂,而紫外老化的引发是由于分子内所含的基团吸收了具有能量的紫外线,导致化学键发生断裂;宏观性能测试是构建沥青老化与性能衰退联系的直接研究途径,2类老化类型的宏观性能测试方法和评价指标不能完成等同和替换;荧光显微镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱等微观探测技术能够定性或者定量分析沥青的老化过程和改性剂的老化响应;采用分子动力学模拟和细观力学模型既能继承利用微观研究的精确结论,又可与宏观力学试验建立关联性,对沥青的老化过程进行数值表征,其研究结果能够为其微观演化规律和宏观性能特性提供参考;在实际沥青路面使用中,紫外老化和热氧老化是并行存在的,基于室外沥青路面老化监测的多因素复合老化应是沥青室内老化模拟研究的重点;融合多层次老化评价指标和数值模拟技术,建立多尺度沥青老化动态仿真模拟是沥青材料与数值模拟交叉应用的主要研究方向。     

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。     

沥青层厚度对沥青路面车辙的影响研究

基于弹性层状体系理论,利用ABAQUS有限元软件对沥青路面结构进行数值模拟,分析沥青层厚度对沥青路面永久变形的影响。分析表明：沥青层厚度对压密型车辙的影响非常显著,车辙深度随着沥青层厚度的增加而增大,但是随着沥青层厚度的增加,增长趋势逐渐减少,由最初的10%的增长量减少到4%;沥青层内最大剪应力出现的深度不随沥青层厚度的变化而变化,均出现在路表下4-6cm处,因此沥青层厚度对剪切流动变形的影响不是很大。     

抗车辙沥青路面的设计及应用研究

在对沥青路面车辙病害及成因分析的基础上,提出按照长寿命沥青路面结构设计理论加大抗车辙沥青路面的厚度,并通过采取多级嵌挤密级配设计法进行沥青混合料级配优化设计和掺加抗车辙剂的方法对胶结料进行改性,从而综合提升沥青混合料的抗车辙性能。绥牡高速公路长大纵坡的工程应用实践表明,在加大沥青层厚度和优化沥青混合料性能的基础上,可以使路面获得良好的抗车辙性能和使用性能。     

大碎石沥青混合料柔性基层在路面补强中的应用研究

将空隙率较高的最大粒径为37.5cm的大粒径沥青碎石混合料铺筑在老沥青路面上代替半刚性基层,解决半刚性基层补强中反射裂缝及排水问题。采用集料嵌挤方法进行级配设计,使用高粘度沥青增加沥青膜厚度,以析漏指标确定沥青用量,通过试验路提出大碎石沥青混合料柔性基层的施工工艺。试验路观测表明:大碎石沥青混合料柔性基层用于旧路改造,能够满足道路结构强度及高温稳定性要求,起到路面结构排水的作用,有效地防止了反射裂缝的产生。