斜坡路基沥青路面结构动力响应分析

斜坡地段公路的主要破坏形式是斜坡路基的稳定和沥青路面的纵向开裂。斜坡路基沥青路面的力学行为因其特殊的结构形式有其显著特点。现场调查表明轮载动力作用直接影响斜坡路基稳定及上承路面结构的响应。采用有限元软件ABAQUS建立了斜坡路基路面动力计算模型,分析了车辆荷载作用下斜坡路基动应力、路表弯沉以及基层层底拉应力的变化规律,重点研究了车辆轴载、行车速度、面层刚度、面层厚度、基层刚度、基层厚度、路基模量等外加荷载状态、路面层状组合与材料力学性能方面的参数对斜坡路基沥青路面结构动力响应的影响。分析认为斜坡路基填筑质量、基层厚度和动力作用对路面响应具有重要影响,设计、施工和管理中必需采取有针对性的措施以防止路面的早期破坏并保证路面的长期使用性能。     

行车荷载下不同沥青路面结构动力响应测试分析

为研究行车荷载下不同沥青路面结构的动力响应,验证、完善我国沥青路面设计方法,在两种倒装式和传统半刚性基层沥青路面结构内部埋设沥青应变计、土压力计和垂直大变形应变计等传感元件,以单后轴货车为行车荷载,现场开展了不同轴重、不同行车速度及制动工况下3种路面结构的动力响应测试。以沥青层层底纵向应变与横向应变、路基顶面土压力和过渡层底部竖向压应力与竖向位移为评价指标,分析了不同沥青路面结构的动力响应规律。结果表明:随行车速度增加,各路面结构沥青层层底应变、过渡层竖向压应力与竖向位移均明显减小;从拉应变循环幅值看,半刚性基层结构随车速的变化更敏感;相同轴重和车速下半刚性基层结构路基顶面的压应力远小于倒装式结构,半刚性基层结构荷载扩散能力更优;相同车速下,3种路面结构沥青层层底纵向应变循环幅值和路基顶土压力均随轴重增加而增大,且半刚性基层结构的增幅相对更大,即半刚性基层结构对荷载更敏感,倒装式结构对荷载适应性更强;车辆制动会引起沥青层层底残余应变、纵(横)向应变与应变循环幅值大幅增加,频繁制动易引起路面车辙变形和加速路面沥青层疲劳破坏。     

软土地基道路在行车荷载作用下的动力分析

近年来,许多学者对行车荷载作用下路面的动力响应作了大量研究,但主要集中在分析静载对路基的影响以及路面结构材料对路面动力响应的影响,很少有研究考虑到路基土层,尤其是软土路基对行车荷载的动力响应.该文基于行车荷载作用下路基的动力特性原理,应用显式动力有限元法,充分考虑地基土的弹塑性特性,针对车辆单次加载作用下路基的特性以及反复加载作用下路基结构的累积竖向变形进行了分析和探讨.比较速度和轴重对路基沉降的影响,指出轴重对路基变形的影响更大.     

车辆多轮动载作用下柔性路面动应力响应

为研究重型车辆多轮动荷载产生的柔性沥青路面应力特性,建立考虑黏弹性的柔性沥青路面三维有限元模型,分析重型车辆多轮随机动荷载和移动恒动荷载作用下柔性沥青路面动态应力响应。结果表明:在路面的确定位置,2种动荷载作用下沥青各层的各向应力变化规律基本一致,而每个车轮通过时各向应力变化规律不同,沥青下面层Sup25底面纵向和横向应力呈现拉应力状态,且大于沥青各层上面的各向拉、压应力;在车辆行驶区域,沥青层各点的各向拉应力和压应力最大值出现的位置及大小均不相同,随机动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值的变化幅度较大,分别大于和小于移动恒动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值;沥青层各层在随机动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力相对移动恒动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力分别增加1.63%~20.14%和2.13%~28.93%;在研究柔性沥青路面动态响应时,必须考虑路面不平度引起的车辆多轮动荷载及其随机变化的影响。     

柔性基层沥青路面在动荷载作用下Top-Down开裂模拟研究

针对柔性基层沥青路面主要病害形式Top-Down开裂开展病害机理研究,为病害预防提供技术支持,有助于提高道路服务水平,延长路面使用寿命。首先,对国内外目前柔性基层沥青路面Top-Down开裂研究成果进行了对比研究,分析了不同研究成果中对于Top-Down开裂形式、裂缝形成与发展机理提出的一致以及尚未达成共识的结论,确定以动态荷载下路面结构厚度、车辆荷载作为主要分析对象。然后,利用有限元计算软件进行实体建模,参考国内已建成道路选定代表路面结构,确定各项路面参数,基于子午线轮胎按照三向应力建模;分析动荷载作用下的应力最不利位置以及应力分布;选取车辆荷载作为主要变量,对动荷载作用下柔性基层沥青路面Top-Down裂缝起裂和发展的影响因素进行研究。基于断裂力学,以轴载和路面结构层厚度为主要变量,对微裂缝出现后影响裂缝发展的不同因素进行了对比。结果显示:当路面处于完整、连续的工作状态时,在动荷载作用下,剪应力τ是TopDown裂缝形成的主要原因;当路表出现微裂缝后,轴载对于裂缝发展的影响要远大于路面处于完整、连续状态时轴载的影响,应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ的峰值显著提高,建议在柔性基层路面设计、验算时加入剪应力验算指标。     

水泥混凝土面板脱空的有限元模型分析研究

水泥混凝土路面在实际使用过程中,由于车辆荷载的重复作用,板下基础将产生塑性变形累积而导致面层脱空,地面水沿着接缝下渗而积聚在脱空的空隙内,在车轮荷载作用下变成压力水而形成唧泥,导致水泥混凝土面板局部脱空而产生附加应力,在行车荷载作用下,面层应力将会剧增,从而导致水泥混凝土面板的断裂.通过数值分析对路面板角脱空形成机理以及在行车荷载与脱空耦合导致面层板的断裂机理进行分析,同时讨论了路面厚度、路基土和基层模量变化对路面结构的应力状态的影响.     

车辆动荷载下沥青路面的路基应力研究

鉴于现有的路基动态回弹模量试验中没有充分考虑超载车辆、行车速度、现有路面结构及车轮叠加效应对路基应力的影响,该文结合以上因素,选取3.0m为路基应力计算深度,分析动静荷载下路基应力的变化规律。结果表明:路基应力在动荷载下的值高于静荷载;随路面结构参数增加,路基总竖向应力和总侧向应力规律相似;随车辆荷载增加,路基总竖向应力显著增加,路基总侧向应力缓慢增加;随行车速度增加,路基总侧向应力增加幅度大于总竖向应力;最终给出了动荷载下路基应力的取值范围,为基于道路寿命的路面结构设计提供参考。     

适应不同交通量的冷再生基层沥青路面结构厚度研究

为了全面掌握冷再生基层沥青路面结构的厚度组合,在对现有的国内冷再生基层沥青路面结构厚度组合进行调研的基础上,将原路面结构作为路基,冷再生层作为基层,对车辆荷载作用下三层路面结构体系的力学响应进行了分析,采用面层底部拉应变和再生基层底部的拉应力为控制指标,研究了不同交通量条件下,冷再生基层沥青路面结构的厚度要求,提出了适应不同交通条件下的冷再生基层沥青路面结构厚度组合,并绘制了厚度诺模图,为冷再生基层沥青路面结构的设计提供理论指导.     

半刚性基层沥青路面变形的粘弹塑性分析

半刚性基层沥青路面为粘弹塑性材料(沥青混合料面层)及弹性—粘塑性材料(路基、土基)组成的复合层状结构。由循环轮载引起的沥青混合料面层内的粘弹塑性变形，可由粘弹塑性模型加以模拟；同时该模型可与弹性—粘塑性模型统一于一个数值分析程序里，以模拟半刚性基层沥青路面在各种环境下的工作状况。与传统的层状弹性计算方法相比较，粘弹塑性分析既能反映路面结构对行车荷载大小的应力及变形响应，又能获得不同行车作用时间下路面的塑性变形。算例分析表明，半刚性基层的刚度及厚度是影响路面结构力学响应的2个重要而又复杂的因素，故设计中应对这2项参数加以综合考虑。     

重载下刚性基层沥青路面的力学响应分析

应用APBI程序,建立计算模型,采用弹性层状体系理论,对重载下刚性基层(CRCP)沥青路面的力学响应进行了分析,探讨了重载作用下刚性基层沥青路面的应力分布及其影响因素。研究结果表明:路表位于车轮外侧有数点受到垂直于行车方向的拉应力,路表最大剪应力的位置出现在轮胎边缘附近,在拉应力和剪应力的共同作用下行车带轮迹边缘附近容易出现平行于行车带自上而下的裂缝;刚性基层路面拉应力主要由刚性基层承受,随着结构层所受荷载的增加,层底拉应力显著增大;高温下车辆制动时产生的水平力对剪应力的影响很大,当紧急制动时路面最大剪应力比不考虑水平力时增大接近150%,易产生剪切破坏。     

路基路面结构的粘弹塑性分析

阐述了路基路面结构粘弹塑性的力学模型与力学方程。通过粘弹塑性理论分析,与传统的层状弹性计算方法相比较,粘弹塑性既能反映路基路面结构对行车荷载大小的应力及变形响应,又能获得不同行车作用时间下路基路面的塑性变形。对路基路面结构的受力机理作出更充分的解释。     

超载作用下半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的力学分析

为了研究对半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青路面在超载作用下的力学响应,选取2种路面的典型结构,考虑路面结构层完全连续的条件,采用不同的荷载模拟超载情况,利用弹性层状体系计算程序APBI,对2种路面结构进行计算分析.结果表明:在层间接触连续的条件下,柔性路面受荷载作用比较敏感,因此设计柔性路面时,需对超载情况进行充分考虑...     

典型沥青混凝土路面结构力学响应的分布

针对7种典型沥青混凝土路面结构,采用建立的三维有限元模型,分析了路基路面在不同轴载和轴型作用下的力学响应,并统计了路基路面力学响应量的分布和大小。结果表明:面层弯沉分布范围为45~200(0.01mm),基层层底拉应力的分布范围为44~207kPa,底基层层底拉应力的分布范围为54~306kPa,垫层层底拉应力的分布范围为9~139kPa;路基工作区深度范围内的主应力范围为20σ1110kPa,0σ360kPa,路基主应力比主要集中在1.8~6.0之间,路基顶面压应变主要集中在233~800με之间。     

重载交通对柔性与半刚性路面性能影响分析

以通用有限元分析软件ANSYS为计算工具,对重载车辆荷载作用下的柔性路面和半刚性路面进行了力学响应对比分析,结果表明:柔性路面与半刚性路面的破坏机理存在明显差异.为了实现两种路面结构的优势互补,应将柔性基层与半刚性基层的结构进行合理优化组合.     

层间接触条件对沥青路面影响分析

提出层间粘结系数η,并对层间发生相对滑动条件下路面体响应的各分量进行了求解。分析柔性基层和半刚性基层路面结构的层间接触条件不同时,在不同的车型荷载及其不同的荷载分布情形下路面结构应力响应的差异。     

动荷载作用下水泥混凝土路面的有限元分析

基于有限元方法,假设车辆荷载为稳态简谐形式,对水泥混凝土路面结构在动荷载作用下的响应进行了分析。分析过程中以面层层底应力作为参考量,讨论了不同行车速度以及路面结构参数对层底应力的影响。对影响层底应力的参数进行灰色关联分析,得出板厚是影响层底应力的主要因素。     

室内加速加载条件下细砂路基的力学行为研究

细砂路基室内加速加载试验(APT),真实模拟了实体工程的边界条件。试验利用布设的传感测试系统,对长江口细砂路基的湿度、温度以及在车辆动载作用下的动态应变、应力与位移进行监测,获得了有效的监测数据。论文分析了细砂路基在行车荷载作用下的动态响应及其力学特征的相关数据,揭示了在加速加载条件下细砂路基的应力分布规律,为细砂路基的设计提供了理论支持和决策依据。     

车辆荷载作用下桩承式加筋路基的动力特性分析

以车辆荷载作用下桩承式加筋路基为研究对象,引入黏弹性人工边界,建立了三维车辆-路基整体有限元分析模型,分析了车辆动荷载作用下桩承式加筋路基的动力响应特性。结果表明:加筋体的存在可有效减小车辆荷载作用下路基的动力响应,随加筋体层数及其弹性模量的增加,路基的动力响应减小更为显著;随着车辆荷载频率的增加,路基路面沉降及内部应力增大;路基竖向位移随桩间距的增加而增加,桩的模量对路基的动力响应也有一定的影响。     

不同形式荷载下沥青混凝土路面结构力学响应的对比分析

在分析车辆荷载作用下路面结构响应时,车辆荷载通常被简化为静止、振动和匀速移动3类形式.为了准确把握荷载不同简化形式下路面结构响应的差异,根据柔性路面的典型结构形式,建立了路面结构的离散元模型;采用离散元颗粒流软件,分别模拟了静止、振动和移动荷载对路面结构的作用,并对比分析了不同荷载形式下路面结构的力学响应.结果表明,静止、振动荷载只能反映移动荷载作用于路面结构后最大响应,亦即移动荷载越过路面结构某位置的瞬间,静止荷载响应与振动和移动荷载响应的峰值相当;静止、振动荷载不能反映移动荷载对路面结构引起的拉、压交替响应,以及车辆移动引起的路面结构内水平剪应力不同方向的两次作用.     

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.