长寿命沥青路面结构参数变化的三维有限元分析

长寿命沥青路面是目前国际沥青路面界的研究热点。结构层厚度和模量是长寿命沥青路面结构设计中的重要参数。采用三维有限元计算模型,分析了路面结构厚度和模量变化时的力学响应变化趋势。分析结果为设计长寿命沥青路面提供了力学理论基础。     

长寿命沥青路面结构厚度变化时的力学响应分析

长寿命沥青路面是目前国际道路工程界提出的新技术,是沥青路面界的研究热点。在轮载作用下,路面结构层厚度变化时,其力学响应也有很大不同。为此,该文选取合理路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结出路面结构层厚度变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势,为长寿命沥青路面的实践、设计理论与设计方法的研究提供了理论参考。     

沥青路面结构参数变化对结构特性的影响分析

结构层厚度和模量是沥青路面结构设计中的重要参数。该文采用三维有限元计算模型,分析了路面结构厚度和模量变化时的力学响应变化趋势。结果表明,随着沥青层厚度的增加与半刚性基层厚度的减少,最大弯拉应变呈明显的减小趋势;随着基层模量的增加,最大剪应力呈明显的增大趋势。分析结果为设计长寿命沥青路面提供了力学理论基础。     

长寿命沥青路面沥青层力学分析及其层位划分研究

基于我国沥青路面设计理论及标准,参考国际成功的长寿命沥青路面结构,选取不同的长寿命沥青路面结构与材料参数,如结构层厚度、模量和泊松比等,采用BISAR3.0路面力学计算程序计算不同深度处的力学响应,分析其计算结果。数据分析结果表明,对于长寿命沥青路面结构:其力学响应规律具有普遍性,在综合考虑各种结构层材料性能与厚度条件下,沥青层内0~7 cm为高受力复合区域,是各种损坏最易发生区域;沥青层最大拉应变易出现在沥青层表面和沥青层底面,是产生路表开裂和沥青层底疲劳开裂的主要原因;沥青层合理划分为3层,分别为磨耗层、联结层和下承层,给出了各结构层应满足的力学性能要求及厚度范围。     

长寿命沥青路面结构力学特性研究

针对长寿命沥青路面结构,采用合理的网格划分方法,建立科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型,分析总结轮载作用下长寿命沥青路面结构层底拉应变分布特性及变化规律,为其设计理论与设计方法的研究提供理论参考。     

沥青路面结构三向应力响应对比分析

以云罗高速公路长寿命试验路为依托,针对半刚性基层、刚性基层及组合式基层沥青路面的三向应力分布特性,以弹性层状体系理论为依据,以力学软件BISAR3.0为计算工具,对八种结构的三向应力进行了对比分析,研究面层厚度及各结构层模量变化对三向应力响应的影响。结果表明:提高面层模量和厚度、适当增加基层模量和土基模量可以优化沥青路面结构受力,但基层模量不宜增加太高。     

模量对柔性基层沥青路面力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件建立三维沥青路面模型,模拟柔性基层沥青路面在不同的结构层模量组合下的力学响应,研究结构层模量对柔性基层沥青路面的力学响应(应力、应变和位移)。结果表明:沥青路面结构层模量对柔性基层沥青路面力学响应有重要影响;对于柔性沥青路面,要确保下面层有足够的模量,并且选择合宜的柔性基层模量;在路面设计、施工中需要注重中、下面层与柔性基层的施工质量。     

结构参数变化对长寿命沥青路面力学性能的影响分析

选取合理的路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结出结构参数变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势.     

长寿命沥青路面设计方法与实践综述

长寿命沥青路面是国际道路工程界提出的新技术。评述了长寿命沥青路面的概念及结构特点,着重阐述了基于力学的长寿命路面结构设计方法和各结构层的材料设计的特点,介绍了国内外的一些长寿命沥青路面试验路。     

面向30年的长寿命沥青路面设计研究

以江苏省某柔性基层长寿命路面结构为基础,分别采用疲劳极限理论和累积损伤理论进行结构设计研究,分析不同设计理论的关注要点。研究结果表明,采用疲劳极限理论,模量采用20℃下动态模量时,沥青路面结构的力学响应显著低于长寿命路面的设计要求,采用最不利条件下实际温度场对应的动态模量时,原路面结构不能满足设计要求,且沥青层内最大水平弯拉应变出现在中面层底;采用累积损伤理论,低剂量水泥稳定碎石底基层的疲劳寿命难以满足设计要求。综合模量、厚度等敏感因素分析,得到符合设计交通量条件的长寿命沥青路面结构。     

长寿命沥青路面结构三维空间力学响应分析

针对长寿命沥青路面结构在轮载作用下力学响应分布特点研究成果的现状,采用合理的网格划分方法,建立了科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结出其在轮载作用下力学响应分布特点。     

阜周高速试验路的荷载响应分析

为了研究沥青路面的现场荷载响应,以阜周高速长寿命试验路为载体,通过在路面结构内埋设仪器,测得了路面结构的荷载响应数据。以试验路数据为基础,分析沥青路面结构在荷载作用下的应力、应变和温度的变化特性。并将现场检测结果与力学计算结果进行对比分析,验证路面设计理论的可靠性。     

山区高速公路石质路堑段沥青路面结构性能分析

为了分析不同沥青路面结构在山区石质路堑段的力学响应,调查确定三类山区石质路堑段沥青路面典型结构,采用壳牌路面设计软件BISAR3.0对比3类路面结构层底拉应力和路表弯沉的差异,探讨三类路面结构适应的交通等级,分析路基模量变化对3类路面结构路表弯沉的影响程度,在此基础上提出山区高速公路石质路堑段沥青路面设计与使用建议。     

基于材料非线性的沥青路面结构当量力学分析方法

针对目前沥青路面结构分析中存在的线弹性层状体系假设无法描述材料非线性特性以及结构层模量取值不合理等问题,为了寻找更加符合路面结构非线性服役行为的沥青路面结构分析方法,将材料非线性与层状体系相结合,研究3种典型路面材料模量依赖模型,建立材料模量与结构模量跨越的联系机制,提出了一种基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,并通过足尺环道实测应变结果对方法的可靠性进行了验证。研究结果表明：基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,其计算结果与足尺环道实测结果之间具有良好的相关性,方法可靠、合理,可以作为沥青路面非线性分析的一种计算手段;基于材料非线性原理构建的沥青混合料、半刚性材料和路基土的模量依赖模型,可以用于表征路面结构计算中的材料非线性特性;采用Mises等效应力可作为室内单一应力状态和现场复杂应力状态的联系机制,以协调室内试验模式和现场实际受力状态;当路面结构形式、荷载与环境条件确定时,路面结构的力学响应具有唯一性。所提出的当量计算方法一方面获得了一种确定路面材料回弹模量取值的有效技术途径,另一方面改进了沥青路面结构力学分析的合理性和可靠性,在非线性沥青路面分析理论和计算方法等方面具有一定的学术意义和应用价值。     

不同路面结构对软基不均匀沉降的适应性研究

针对软土地基的特点，基于弹性层状多层体系理论和国外容许应变设计方法，设计了两种具有级配碎石和较厚沥青层的沥青路面结构、一种常规的半刚性基层沥青路面结构；运用ABAQUS有限元程序分析了3种路面结构中路堤的沉降、结构层底面的附加应力等力学响应；采用灰色关联决策理论，确定了3种路面结构的软土地基适应性以及底基层合理的弹性模量。分析表明，级配碎石夹层沥青路面结构具有较好的软土地基适应性，其底基层材料宜采用较高的模量；而常规的半刚性基层沥青路面结构对软基的适应性较差。分析结果可为软土地区新建沥青路面结构设计提供参考。     

两种沥青路面的力学响应及结构层寿命对比分析

采用弹性层状理论软件BISAR计算倒装式沥青路面与半刚性基层沥青路面的力学响应量,分析力学响应量与(级配碎石和水泥稳定碎石上)基层厚度的关系,结合抗拉强度结构系数,引入沥青路面结构层反算寿命的概念,对不同基层厚度的两种沥青路面的寿命进行分析。研究表明,两种沥青路面的力学响应量随基层厚度的变化有相似的变化规律,但倒装式沥青路面的弯沉和面层底拉应力更大,沥青面层内剪应力更小;级配碎石的设置可有效延迟半刚性基层开裂的时间,降低沥青路面发生反射裂缝的概率。     

联结层模量大小对长寿命沥青路面力学性能的影响研究

高模量沥青混合料具有很大的劲度,是实现长寿命沥青路面设计的重要基础。选用AC-20沥青混合料作为长寿命沥青路面联结层,利用其已有模量试验值和拟定值,对六种不同类型长寿命沥青路面在车辆荷载下的力学响应进行求解分析,研究结果对促进高模量沥青混合料应用于长寿命沥青路面具有重要参考价值。     

半刚性基层长寿命路面结构和材料设计研究

结合长寿命路面工程实例,从结构设计和材料设计方面对半刚性基层长寿命路面应用进行了探索性研究。针对我国近几年来高等级公路沥青路面早期损坏现象调查、损坏原因分析与结构计算结果,结合试验路段高等级公路重载交通的状况,提出本次长寿命路面结构组合设计思路;综合考虑各种沥青路面结构层组合方案在结构设计时中的受力特点及所需考虑的损坏类型,提出本次长寿命路面设计指标和相关的设计参数,并针对不同结构层提出了具体的材料性能要求。通过室内试验和现场检测结果表明:各结构层所用的沥青混合料各项路用性能均满足设计要求,半刚性基层沥青路面具有足够的承载力,其路面结构满足长寿命设计标准。     

重载交通下不同基层类型沥青路面结构应力分析

基于我国沥青路面设计理论及标准,参考实际沥青路面结构,选取不同的沥青路面结构与材料参数,如结构层厚度、模量和泊松比等,采用BISAR3.0路面力学计算程序计算分析不同基层类型对沥青混凝土路面结构内部应力状态的影响。结果表明,柔性基层路面与半刚性基层路面的破坏机理存在明显差异,为了实现2种路面的优势互补,应将柔性基层与半刚性基层的结构进行合理的优化组合,以弥补柔性基层和半刚性基层沥青路面的缺陷。     

路基回弹模量衰减对路面结构性能的影响研究

基于中国现行公路路面结构设计原理,选用路基回弹模量作为路基性能表征指标,通过改变路基回弹模量的大小,计算标准轴载作用下典型沥青路面结构及水泥砼路面结构层底拉应力与疲劳寿命。研究表明,沥青路面及水泥砼路面结构层底拉应力与路基回弹模量具有良好的对数函数关系,而路面结构疲劳寿命与路基回弹模量具有良好的二次函数关系;随着路基回弹模量的降低,路面结构层底拉应力快速增加,而疲劳寿命急剧衰减;为确保路面结构能达到设计标准轴载作用次数,必须确保路基具有足够高的回弹模量。