超重车辆荷载作用下沥青混凝土路面剪应力分析

剪切型破坏是沥青混凝土路面的主要破坏类型之一,超重车辆的存在加剧了沥青混凝土路面的剪切破坏。针对超重车辆作用下的沥青混凝土路面剪应力开展研究,利用有限元方法,以半刚性基层沥青混凝土路面结构为背景,分析了不同轮胎接地压力下沥青混凝土路面内部剪应力的分布特征,对比分析了超重车辆对路面内部剪应力分布的影响。分析表明,在垂直车辆荷载和水平摩擦力综合作用下,最大剪应力极大值出现在路面表面,最大剪应力随轮胎接地压力的增大呈线性增长;对于超重车辆荷载作用的沥青混凝土路面,应当选择抗剪强度好的改性沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石等材料,同时应适当提高中面层材料抗剪强度。     

高模量沥青混凝土路面抗车辙性能分析

从力学角度研究沥青混凝土模量的提高对于车辙产生的影响,提出了抵抗车辙危害新方法。从车辙产生的机理出发,分析高模量沥青混凝土材料的基本力学性能及路面结构中面层模量对车辙产生的影响;利用试验方法分析了高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值,利用数值计算方法分析路面结构力学性能并分析高模量下路面结构的力学响应。通过试验研究发现,高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值都有显著提高,有利于抵抗车辙产生;数值计算结果表明,路面承受最大剪应力的范围在路面结构的中面层,采用高模量沥青混凝土材料,提高路面结构中面层的弹性模量,可以有效地改善路面结构的受力状态,降低剪切应变的数值,抑制和减少沥青路面车辙的产生。     

高模量沥青混凝土路面力学数值模拟

高模量沥青混凝土(HMAC)作为一种新型路面材料,具有模量高、抗车辙性能好、对低温开裂及温度疲劳开裂敏感性不强等优点,对于提高路面抗车辙能力非常有效。该文利用通用有限元软件ANSYS,对设置高模量沥青混凝土层的半刚性基层沥青路面的荷载响应进行数值模拟分析,结果表明高模量沥青混凝土可显著抑制车辙的产生,并推荐出高模量沥青混凝土层的模量和厚度的合理范围。     

温度对长大上坡路段沥青混凝土路面动力响应的影响

为了研究温度对长大上坡路段沥青混凝土路面动力响应的影响规律,建立了一种移动荷载下长大上坡沥青混凝土路面动力响应模型,分析了温度对路面各动力响应参数的影响规律.结果表明:温度对长大上坡路段沥青混凝土路面动力响应影响很大;对于所研究的路面结构和坡度,在标准轴载作用下,当温度从10℃增加到30℃时,其面层底部纵向剪应变由65.61με增加到142.01με,横向剪应变由78.72με增加到175.13με,垂向压应变由-63.83με增加到-127.99με,远远大于面层底部的弯拉应变.过大的面层底部纵、横向剪应变和垂向压应变容易引起路面出现推移、拥包和车辙,在长大上坡路段路面设计时应充分考虑面层材料的耐高温性能和面层底部的抗剪强度.     

移动非均布荷载作用下的沥青混凝土路面动力响应分析

为更准确地模拟沥青混凝土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建立了沥青混凝土路面三维有限元黏弹性模型,并对其施加非均布垂直荷载和切向摩擦行为的共同影响,分析车辆在匀速行驶时,沥青混凝土路面在不同载重车辆荷载作用下的动力响应.结果表明,最大纵向拉应力位于底基层中部,最大纵向压应力位于沥青混凝土面层.存在一中性层,其上结构主要承受压应力,其下结构主要承受拉应力.中性层位于基层中部附近.最大拉应力为0.031 MPa,远小于容许拉应力0.081 MPa,故路面结构破坏不是脆性破坏引起的,而是与疲劳破坏有很大关系.超载并不是造成路面损坏的唯一因素.     

基于抗车辙功能的高模量沥青混凝土应用研究

针对沥青路面的车辙损坏,通过掺加改性剂PR／RA以提高沥青混凝土模量,达到有效提高路面抗车辙能力的目的。介绍了高模量沥青混凝土（HMAC）的研究成果,如提出基于抗车辙功能高模量沥青混凝土的合理设置层位和模量值的合理取值范围、抗车辙能力强的高模量沥青路面结构组合,以及高模量沥青混凝土路面典型结构等。并结合试验路实体工程,提出高模量沥青混凝土路面的施工工艺与质量控制技术。     

高模量沥青混凝土在路面结构中的优化

为探讨高模量沥青混凝土在路面结构中的设置及使用情况,该文利用Bisar3.0软件对高模量沥青混凝土路面结构进行力学响应分析,进而得到了高模量沥青混凝土的合理设置层位与回弹模量。结论表明:高模量沥青混凝土可以有效地提高路面抗车辙性能,并建议设置在中面层,回弹模量取值在2 500~3 500 MPa范围之内,同时,在设置高模量沥青层的基础上不建议缩减面层厚度。     

沥青稳定基层沥青混凝土路面抗剪性能的理论分析

沥青稳定基层沥青混凝土路面是否会出现严重车辙,为人们所担忧。理论计算分析表明,在静力荷载作用下沥青层中最大剪应力发生在深度8 cm处,且随着基层厚度的增加剪应力降低,故采用沥青稳定柔性基层不会产生结构性车辙;当基层模量增大时,沥青层中下层剪应力反而增大;沥青混凝土面层采用高模量材料能有效降低剪切应变,而当采用复合基层时也有利于面层剪应力的减小。     

无单元Galerkin方法在沥青混凝土路面车辙分析中的应用

运用无单元Galerkin方法对沥青混凝土路面的车辙深度进行了计算,分析了路面的不同结构类型、荷载大小和中面层模量及厚度对路面抗车辙性能的影响。在半刚性路面模型基础上,分析了不同节点布置方案对计算结果的影响。计算结果表明,半刚性路面的抗车辙性能较好,荷载和不同的中面层材料对沥青混凝土路面抗车辙能力有较大影响。因此,为了有效地防止车辙的产生,应该在路面设计时对中面层的抗车辙能力予以考虑。     

柔性基层路面结构在渝湛高速公路中的应用

最新成果表明,半刚性基层的刚度过大,直接造成了沥青混凝土面层内的剪应力急剧增加,诱发沥青混凝土层的剪切破坏,解决这一问题的途径在于沥青混凝土面层和半刚性基层应具有合理的模量匹配.在渝湛高速公路的建设中,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量.为进一步了解柔性基层路面结构内各结构层的力学响应,采用三维有限元法,对实测轮胎接地荷载下柔性路面结构内的应力场进行了深入的分析.分析表明,柔性基层更有利于避免路面的早期破坏.     

基于正交理论的硬质沥青混凝土路面力学指标分析

为进一步了解硬质沥青混凝土路面的力学响应,采用正交分析方法分析中面层模量、中面层泊松比、下面层模量和面层厚度组合变化对沥青混凝土路面路表弯沉值和最大层底弯拉应力的影响.分析结果表明,面层厚度组合和中面层模量对路表弯沉值和最大层底弯拉应力的影响很大,增加沥青混凝土层厚度、提高中面层模量能够减小层底拉应力和路表弯沉值.硬质沥青混合料具有较高的模量,能提高沥青混凝土路面的整体力学性能.     

温度非均匀分布对沥青混凝土路面结构力学响应的影响分析

传统的路面力学计算并未考虑温度沿路面深度方向的非均匀性和变温过程对沥青混凝土劲度模量的影响,使理论计算结果与实际状况之间的差异较大。为此,通过数值解法同时考虑以上两个因素,对青藏公路典型路面结构不同温度分布下的力学响应进行全面的计算分析。结果表明:一天时间内,在标准荷载作用下,路面结构在沥青混凝土面层平均温度最高时刻的最大竖向位移比温度最低时刻高约14.5%;轴向及行车方向的弯拉应力分别增大6.4%和6.7%;竖向剪应力增大12.0%左右,而水平剪应力则增大33.9%。这说明沥青混凝面层的温度及其分布对路面结构力学响应有较大影响。青藏高原多年冻土地区温度变化幅度较大、变温频繁,因此,在沥青混凝土路面结构设计中应充分考虑温度及其分布的影响。     

旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩面力学响应分析

为了研究旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩面的力学行为,运用BISAR程序对荷载作用下旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩层层内及层间力学的响应规律做了分析,通过定义最不利值探讨了材料和荷载参数变化对罩面层结构应力的影响。结果显示:超载对罩面层的影响比罩面层厚度和模量的增加对罩面层的影响要大;当荷载、罩面层模量、罩面层厚度同时增加50%时,罩面层模量对减小εmax、γmax最有利,增大模量可以减小剪切变形,增强路面的抗滑移能力;从减小最大剪应力γmax的效果来看,增大罩面层模量比增加罩面层厚度更合理。     

沙漠区横向隆起路面力学响应数值分析

阿拉善沙漠区沥青混凝土路面因路基硫酸盐盐渍化发生横向隆起病害。根据病害实体特征,利用Abaqus软件建立了路面横向隆起病害3D模型,分析了路面结构层厚度、弹性模量、路基盐胀作用等影响因素下路面结构的力学响应规律,路面结构受力对上述影响因素的参数敏感性及各因素共同作用下路面结构受力的最优及最不利组合。结果表明:路面隆起段中间位置出现最大拉应力和压力,在盐胀作用区域出现较大的应力分布;路面结构力学响应因素中,面层厚度、面层和基层弹性模量对路面隆起病害实体的受力影响显然弱于基层厚度对隆起结构受力的影响;隆起病害实体受力主要受控于基层厚度;面层应力普遍小于基层应力,在面层和基层抗拉强度比较接近的条件下,路基盐胀作用首先导致基层拉裂破坏,然后再发生面层拉裂破坏,即基层要先于面层发生拉裂破坏;基层、面层较厚的路面结构,基层受到的拉应力较小,不易产生基层的拉裂破坏,而基层、面层较薄的路面结构,基层受到的拉应力较大,易于产生基层的拉裂破坏。为了防止沙漠区沥青混凝土路面盐胀引起横向隆起病害,可通过设计优化,科学合理地选择路面结构厚度和模量,有效降低横向隆起引起各结构层的拉应力,避免路面结构进一步引发其他病害。     

柔性基层路面结构在渝湛高速公路中的应用

最新成果表明,半刚性基层的刚度过大,直接造成了沥青混凝土面层内的剪应力急剧增加,诱发沥青混凝土层的剪切破坏,解决这一问题的途径在于沥青混凝土面层和半刚性基层应具有合理的模量匹配。在渝湛高速公路的建设中,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量。为进一步了解柔性基层路面结构内各结构层的力学响应,采用三维有限元法,对实测轮胎接地荷载下柔性路面结构内的应力场进行了深入的分析。分析表明,柔性基层更有利于避免路面的早期破坏。     

重载作用下沥青混凝土路面永久变形有限元分析

针对水泥稳定碎石基层、沥青稳定碎石上基层水泥稳定碎石基层以及级配碎石基层等多种沥青混凝土路面结构类型,利用ANSYS有限元软件构建1/4圆柱体沥青混凝土路面结构有限元模型,提出在接地压力、荷载作用半径以及不同温度(即5℃、20℃、30℃时)路面面层弹性模量变化的条件下,计算分析沥青混凝土路面竖向永久变形.研究路面结构设计参数对路面永久变形的影响,力求更加准确地模拟在重载作用下沥青混合料的永久变形,为沥青混凝土路面的车辙研究和永久病害的防治提供借鉴.     

室内沥青混凝土路面层间抗剪强度试验方法研究

半刚性基层沥青混凝土路面结构作为我国最主要的高等级路面结构类型,沥青面层和半刚性基层之间的黏结状态是决定沥青混凝土路面结构耐久性的关键,但目前我国还没有统一的用于评价沥青混凝土路面层间黏结状态的标准试验方法。在借鉴国外剪切试验方法的基础上,借助MTS设备,利用自行设计的直剪试验和45°斜剪试验仪器,通过大量室内试验研究,分析了试验温度、荷载加载速率、试件干湿状态等对沥青面层和半刚性基层之间层间抗剪强度的影响,结合实际试验的可操作性,提出了室内标准直剪和斜剪试验方法,并提出采用考虑95%保证率下的抗剪强度和单位抗剪强度双重指标进行试验数据结果处理的方法,为科学研究和工程检测提供参考。     

混凝土桥面沥青铺装层对防水层剪应力影响分析

应用有限元方法,对在车辆荷载作用下的桥面铺装结构体系中的沥青混凝土面层和其下的防水层进行剪应力计算,并且计算分析了改变沥青混凝土面层厚度、弹性模量和泊松比等参数对防水层剪应力的影响。依据计算结果提出了在以抗剪强度为验算指标的桥面沥青混凝土铺装设计方法中关于抗剪强度指标的建议。     

汽车行驶状态对沥青混凝土路面结构力学响应的影响

采用有限元软件ABAQUS建立了半刚性基层沥青混凝土路面的结构模型,分析了纵坡段、制动以及超载过程中的水平荷载对沥青混凝土路面结构力学响应的影响。结果表明:纵坡坡度、水平制动系数以及荷载对沥青混凝土路面纵向层间剪切应力的影响大于横向;可利用坡度、水平制动系数以及荷载来判断层间的抗剪切强度。     

应力吸收层防治沥青混凝土加铺层反射裂缝机理分析及应用

通过对旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层反射裂缝形成机理分析,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置了薄沥青混凝土应力吸收层.经工程实例应用,设置应力吸收层的沥青混凝土加铺层,在温度及荷载周期性反复作用下具有较强的抗反射裂缝能力,为旧水泥混凝土路面改造工程提供参考.