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.     

刚性路面黏质路基土永久变形计算分析

掌握重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征是分析路基永久变形对刚性路面结构影响程度的基础。以力学-经验法的路基永久变形计算方法为基础,提出了考虑轮载横向分布频率的分条分层总和法,并简述其分析流程及步骤。以黏土路基为例,采用分条分层总和法对典型刚性路面路基永久变形进行预估,并结合数理统计等方法对计算结果进行分析。通过对计算结果的分析整理,得到了重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。     

高原冻土区既有公路病害特征和融沉变形分析

基于G214既有公路现场调查和实体监测,对公路沿线冻土特征与道路病害之间的关系等进行了深入分析。采用现场调查的方法对沿线路面病害状况进行了调查分析,结果表明:路基路面的病害类型及病害程度主要与路面类型、冻土类型和路基高度有关。结合现场调查结果和监测资料分析,对G214沿线公路病害成因进行了深层次的探讨,并得出冻土区道路的病害主要由路基的不均匀融沉变形引起的。通过对沿线路面实测变形调查和分析,得出了在路面宽度为8.5 m的水泥混凝土路面纵裂发生的位置和路面发生纵裂时的临界沉降值,这对冻土区水泥混凝土路面病害的防治具有重要意义。     

路基含水量对水泥混凝土路面疲劳寿命的影响分析

含水量对路基的回弹模量有显著的影响,而回弹模量是水泥混凝土路面板应力和路面弯沉的重要影响因素。为克服采用线弹性当量回弹模量进行路面结构分析带来的偏差,通过对粉土三轴试验数据拟合,获得了不同含水量下应力相关的非线性回弹模量参数。推导了精确的一致切线刚度矩阵,利用Abaqus用户材料子程序UMAT对应力相关的回弹模量模型进行有限元实现。基于路基-路面协调变形,建立三维有限元分析模型,调用移植的回弹模量模型对典型的水泥混凝土路面结构进行结构分析,获取路基土在不同含水量下的路面结构的应力应变响应,结合水泥混凝土路面的疲劳寿命关系分析路基土含水量对混凝土路面疲劳寿命的影响。研究结果表明:路基土含水量从最佳含水量-3%增加到最佳含水量+3%,回弹模量相应显著减小,路面顶面最大弯沉增加,路面板的板底最大拉应力增加,路面结构的疲劳寿命减少。     

水泥沥青混凝土路面的研究与应用

水泥沥青混凝土路面是一种新型的路面结构型式。根据室内试验与修筑试验路段的实践,着重介绍了水泥沥青混凝土路面的技术性能和施工方法,为提高沥青路面高温稳定性和抵抗永久变形提出了一种新的有效途径。     

高模量沥青混凝土路面永久变形有限元分析

为研究高模量沥青混凝土路面的永久变形性能,运用ANSYS有限元软件对沥青路面结构进行建模,分别对轴载作用大小、中面层厚度、面层材料等因素影响沥青混凝土路面永久变形性能进行分析。得出结论:(1)中面层厚度的增加并不能有效降低路面结构的永久变形;(2)中面层材料选用高模量沥青混合料可有效提升路面结构的抗永久变形性能;(3)重载超载频繁的路面易发生永久变形现象,高模量沥青混合料可有效提升路面结构抗永久变形性能。     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。     

永久性沥青混凝土路面设计指标及标准

由于具有经济的全寿命周期成本,永久性沥青混凝土路面近年来受到了国内外研究人员的关注,但目前没有明确统一的设计指标与标准.针对此问题,分析了我国现行沥青混凝土路面设计指标,并和国外沥青混凝土路面设计指标进行了对比,提出我国应采取路基顶面压应变、沥青混凝土层底拉应变和设计年限末总的累积塑性变形等作为永久性沥青混凝土路面的设计指标;并结合我国重载交通特点,提出了路基顶面压应变宜取120με,沥青混凝土层底拉应变对普通AC25沥青混合料,可分别采用100με(最佳沥青含量)和110 με(最佳沥青含量+0.5%),而对SBS改性AC25沥青混合料,可采用145με作为沥青混凝土层底容许拉应变;采用半刚性底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在12 mm以内,而采用粒料底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在20 mm以内.     

深港西部通道深圳湾口岸深方场地路面结构设计研究

按公路沥青路面设计规范和公路水泥混凝土设计规范的规定,选取深圳湾口岸深方货检区交通走廊为分析点,通过计算比选沥青混凝土路面、双层混凝土板水泥混凝土路面两种路面类型,分析不同路面类型对填海路基的适应性。经实践检验,选取的路面结构类型,能有效地降低填海区路基沉降对路面的影响,同时适应口岸区域流量大、重载、频繁启动的交通特征。     

季冻区路基冻胀置换深度的计算方法

为防止季东区公路路基产生冻胀病害,依据试验和观测结果,分析了路基土冻胀量沿冻深的分布规律。基于路面容许变形值,通过对观测数据的数理统计分析,提出了水泥混凝土和沥青混凝土路面的路基容许冻层厚度计算方法。最后,提出了半经验、半理论的公路路基置换深度计算方法。采用这种方法,简化了路基置换深度的计算过程,可以方便地推荐出不同条件下路基的置换深度。论文研究成果为季冻区公路路基设计及路面冻害的防治提供了理论依据及实用的设计方法。     

路基路面结构参数的变异性分析

在湖南省临长高速公路和湘耒高速公路建设过程中，采集了总计46941个路基路面结构质量检验数据，包括路基、路面基层和沥青面层弯沉，路面基层和面层厚度，水泥混凝土路面弯拉强度，运用数理统计方法，编写出随机变量变异性分析的计算机程序，并利用该程序对这些样本数据进行了统计分析。结果表明，正态分布和对数正态分布模型可以很好地描述路基路面结构弯沉、路面结构层厚度、水泥混凝土弯拉强度等参数的概率分布，分析得到的各参数变异系数分布范围基本反映了我国当前高速公路路基路面的实际施工技术水平，可供修订沥青路面、水泥混凝土路面设计和施工规范时参考，     

多锤头破碎机在旧水泥路面改建中的适用性研究

为了分析多锤头破碎机（MHB）在旧水泥路面改建中的适用性,考虑材料的弹塑性,拟定板中、板角和纵横接缝中部四种典型荷载位置,在MHB锤击作用于水泥混凝土路面时,利用三维有限元方法分析了基层、路基和盖板涵的受力特征。基于以上分析结果,结合路面基层抗拉强度分析、路基抗剪强度分析和盖板涵的安全深度分析,确定了MHB的适用条件。     

水泥混凝土路面下路基工作区深度确定方法的探讨

通过讨论原路基工作区深度确定方法的局限性及应用于水泥混凝土路面时的不合理之处,提出以荷载作用于水泥混凝土面板不同荷位时的路基应力比（板角、板边时的路基应力与板中时的比值）作为水泥混凝土路面下路基工作区深度的控制指标。采用有限元方法,讨论了路基应力扩散特征和工作区深度,给出了路基深度0.8m处的应力比取值范围。结果表明：不同轴型（单轴、双轴和三轴）及不同公路等级的路基工作区深度变化在0.65～1.55m之间,原0.8m的路基工作区深度已不能完全满足现在路面结构和轴荷条件下的情况。在综合考虑轴荷、路面结构和公路等级基础上,推荐了路基工作区深度值。     

探地雷达在水泥混凝土路面改造中的应用

介绍了探地雷达的工作原理,对于探地雷达在水泥混凝土路面的板底脱空、路基含水量、路基空洞等方面的检测做了较为系统的理论研究,根据工程应用实践,提出了应用中在天线选择和抗干扰处理等方面的关键技术。工程应用表明,探地雷达应用到旧水泥混凝土路面改造中是可行的,可以克服常规检测方法的局限性。     

基于拓宽罩面刚性基层的路基差异沉降标准研究

针对水泥混凝土路面拓宽罩面结构的受力特征,通过现行设计规范对复合式路面疲劳应力进行了验算,采用有限元对碾压混凝土刚性基层因路基差异沉降引起的板顶横向和竖向应力分布进行了计算。结果表明,随着路基差异沉降量的增加板顶最大横向拉应力亦增大,为满足碾压混凝土3.5MPa设计弯拉强度的要求,新旧路基差异沉降量应控制在50mm范围内。     

碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测与分析

我国对水泥混凝土路面下碎石垫层的研究很不充分,对碎石垫层调整路基差异沉降的机理研究较少,缺乏对碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测研究。依托广东省阳江～阳春高速公路进行了碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测研究,研究成果对于完善水泥路面碎石垫层的设计方法具有重要作用。