结构参数对沥青路面结构设计的影响分析

应用现行设计规范提出的公路沥青路面结构厚度计算理论和方法,通过实例计算,分析了路面结构厚度随设计弯沉、土基模量的变化关系,分析了土基模量、半刚性基层厚度对路面各结构层层底拉应力的影响,得出通常情况下会以底基层层底拉应力控制结构厚度设计,以及提高土基模量、增加半刚性层厚度可以减小（底）基层层底拉应力从而减少疲劳开裂的结论。     

沥青路面路基结构组合优化力学数值探析

采用ABAQUS建立了沥青路面结构的三维有限元模型,对典型沥青路面的动力学特征进行了模拟计算,通过分析路面结构动力响应量和结构参数的关系,获得了两者的正负相关性,并提出了改善路面结构受力状态的有效途径。研究结果表明:面层模量一定时,随基层模量的增加,路表弯沉下降,半刚性路面和组合式路面基层层底应力增加;当基层模量一定时,随面层模量的增加,半刚性路面路表弯沉的变化较小,倒桩式路面和组合式路面路表弯沉变化明显,且组合式路面的基层层底应力明显提高;随基层模量增大,半刚性路面收底基层层底应力变化显著,受面层模量影响较小;当面层模量达到2 000 MPa后,基层模量对倒桩式路面底基层层底应力影响可忽略;面层模量较高时,基层模量和面层模量的增加,组合式路面的底基层底应力减小;随基层厚度的增加,路面各力学响应指标逐渐减小,基层厚度大于40 cm时,通过增加基层厚度来改善路面疲劳开裂效果减弱;基层厚度小于20 cm时,底基层的弯拉应力较大,路面基层为主承重层,承担较大的荷载作用,因而可通过提高基层厚度来抑制弯拉破坏,改善基层受力。     

施工硬化阶段半刚性基层干缩应力计算方法

水平摩阻力作用下,计算硬化阶段半刚性基层干缩应力时,计入了截面弯矩的影响。文中探讨了弯矩、弯沉沿基层长度方向的分布规律,揭示了地基反应模量、地基水平摩擦阻力系数等因素对弯矩、弯沉的影响,给出了计算基层干缩应力的简化解。结果表明,在进行基层干缩应力计算时,弯矩只对基层端部区域干缩应力有影响,但因基层端部的干缩应力较小,不是基层开裂的决定性因素,因此,在对半刚性基层施工硬化阶段的最大干缩应力进行计算时,可采用简化解。     

移动荷载作用下长大纵坡沥青路面力学响应分析

为了研究结构层参数对长大纵坡沥青路面结构力学性能和路用性能的影响作用,采用有限元软件建立了移动荷载模型及长大纵坡沥青路面结构三维有限冗模型,分析了移动荷载作用下,面层、基层竖向压应力、最大剪应力、层底拉应力随各结构层厚度、模量及结构层组合的变化规律。结果表明：面层模量的增加在提高路面抗车辙性能的同时会降低其抗疲劳开裂性能;增大基层模量可以提高面层抗疲劳性能,但同时增加了基层层底拉应力,降低了基层抗疲劳性能;对于刚度较大的半刚性基层,面层厚度取低值可以增强长大纵坡沥青路面的抗车辙性能,基层厚度对于路面结构抗车辙性能影响较小;面层与基层模量比值在0．8～1．1范围内变化时,对长大纵坡沥青路面结构受力较为有利。     

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。     

考虑层间接触的水泥路面温度应力分析

使用有限元软件建立文克勒地基上双层板模型,分析了水泥混凝土面层和基层之间竖向受拉刚度对温度翘曲应力的影响。进而对比了层间竖向连续和受拉脱离2种接触条件下,温度梯度、线膨胀系数、面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量、地基模量和面层板密度对温度翘曲应力的影响。     

低剂量水泥稳定碎石基层沥青路面结构力学分析

针对低剂量水泥稳定碎石基层沥青路面,选择我国当前高速公路和干线公路半刚性基层沥青路面典型结构型式,采用弹性层状体系力学分析软件Bisar3．0分析计算路面结构层底拉应力,并考虑基层厚度和模量、不同面层厚度对其的影响。计算结果表明：增加底基层厚度对于层底拉应力影响较小,底基层厚度增加10cm,基层层底拉应力仅降低0．023MPa;底基层模量对基层层底拉应力有显著影响,其模量越高,基层层底拉应力就越小;面层厚度对基层层底拉应力影响较大,基层层底拉应力随面层厚度的增加逐渐减小,当面层厚度在18～20cm时,水泥稳定层层底拉应力为0．086～0．082MPa。     

重载交通半刚性基层条件下沥青面层的力学响应研究

为研究重载条件下半刚性基层沥青面层的结构力学响应,运用ABAQUS有限元软件计算半刚性基层沥青路面的弯沉、层底拉应力与拉应变、沥青面层最大剪应力,分析轴重、基层模量及厚度对力学响应的影响规律,并通过多因素方差分析研究各因素的影响敏感性。结果表明:轴重对弯沉、层底拉应力与拉应变、沥青面层最大剪应力的影响最明显,基层厚度次之,基层模量的影响最小。     

半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性研究

针对半刚性材料作为长寿命沥青路面基层使用问题,通过拟定典型路面,采用BISAB3.0计算了不同沥青层厚度下半刚性基层沥青路面的承载能力和疲劳寿命,分析了沥青层加厚对半刚性基层的基层应力和半刚性材料干缩、温缩的影响,研究了半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性.结果表明:相同荷载作用下,沥青层厚度增加,半刚性基层层顶压应力和层底拉应力明显减小,基层疲劳寿命大幅提高;半刚性基层受温度、水等外界因素影响明显减弱,半刚性基层的开裂、冲刷和路面反射裂缝等问题得以有效控制.     

基层对水泥混凝土路面长期性能的影响研究

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。     

多轮荷载作用下的沥青道面结构响应敏感性分析

分析飞机多轮荷载作用下沥青道面表面弯沉、土基顶面竖向压应变、面层底面水平应力、基层或底基层底面水平应力对面层、基层或底基层厚度与模量、土基模量变化的敏感性。依托三维有限元平台对敏感性进行分析,选择B-777作为分析机型;以传统柔性类、沥青稳定类和半刚性道面作为分析结构。52种组合的分析结果表明:各力学响应量对土基都具有较高的敏感性,土基模量由30增至60 MPa的影响要大于60增至80 MPa;除传统柔性道面的面层底面水平应力外,底基层厚度对其他各响应量也具有较高的敏感性;层底的水平拉应力主要受上下层模量比影响,随着模量比的增加,上层底面开始出现拉应力,并逐渐增大,所以最大水平拉应力出现在传统柔性道面结构的面层底,沥青稳定基层的层底,以及半刚性基层的底基层底。     

考虑裂缝扩展的沥青路面疲劳寿命预估方法

为准确预估沥青路面的疲劳寿命,建立带预制裂缝的三维有限元模型,预制裂缝贯穿基层并扩展至沥青层底1 cm,通过对比分析标准轴载作用下,沥青层厚度、沥青层模量、半刚性基层厚度、地基模量、裂缝长度,以及裂缝宽度对应力强度因子的影响,从而基于Paris公式构建了基于病害发展的路面结构寿命预估模型.结果表明,影响张开型裂缝的主要...     

水平荷载作用下沥青路面力学响应数值分析

为研究行车水平荷载对沥青路面结构受力的影响,采用三维有限元方法分析计算了不同水平荷载作用时沥青砼路面结构的力学响应规律,分析了半刚性基层厚度和土基模量对水平荷载产生应力的影响。结果表明水平荷载的影响范围主要集中在路面上部6cm以内,路表最大剪应力和最大剪应变随水平荷载增大而显著增大,半刚性基层厚度或土基模量的变化对水平荷载产生的应力影响不大。     

基于土力学剪应力理论的沥青路面开裂分析

以土力学剪应力理论为基础,对半刚性基层沥青路面结构开裂应力、裂缝间距和裂缝宽度的计算方法进行探讨,论述荷载与温度湿度的耦合作用;分析了材料抗拉强度、弹性模量、荷载水平应力、水平阻力系数、温度和湿度等因素对沥青路面开裂的影响;提出了材料的临界弹性模量的观点和高强度、低模量的选择原则,以及控制温差总量、限制超重车辆行驶等防止沥青路面开裂的建议与措施。     

动载作用下半刚性沥青路面力学响应分析

为了解决陕西省高速公路沥青路面早期病害严重问题,选取陕西省典型的半刚性基层沥青路面结构,研究在动载作用下不同结构组合的沥青路面的力学响应。利用Ansys有限元分析软件对动荷载作用下的沥青路面进行仿真模拟,并提取数据进行分析,得到以下结论:随着沥青路面厚度的增加,沥青层拉应力、沥青层剪应力和半刚性基层拉应力均逐渐减小;随着沥青面层模量的增加,沥青层拉应力逐渐增加,而半刚性基层拉应力逐渐减小;该文建议沥青面层在18~20cm之间取值,半刚性基层厚度取值40cm以上。     

倒装式旧路加铺沥青层结构应力分析

级配碎石可有效阻断地下毛细水上升、改善路基的温湿状况,并具有良好的应力消散作用,但应力依赖特性显著,其模量随其结构应力水平而变化。基于旧路加铺路面结构力学分析,研究了级配碎石沥青路面结构应力水平随半刚性基层厚度、沥青层厚度、路基模量、半刚性基层模量和沥青层模量的变化,推荐了各影响参数的取值,基于结构应力分析与级配碎石重复加载动三轴试验,提出了旧路加铺改建路面结构设计要点,为级配碎石模量参数、结构力学分析和旧路加铺改造设计提供依据。     

水泥混凝土路面板温度翘曲应力

分析了水泥混凝土路面路面板翘曲变形处理为2组垂直交叉地基梁翘曲变形叠合的威氏方法的适用性和精度,总结了半无限地基和半刚性基层上路面板的温度翘曲应力变化规律,通过引入等效梁长和当量相对梁长2个慨念,提出了半无限地基板任一点、计入半刚性基层超宽影响的梁中点的翘曲应力公式。     

基于交变载荷下沥青路面使用寿命研究

运用断裂力学的相关理论,结合有限元方法,建立含表面裂缝的沥青路面结构三维有限元模型,计算了表面裂缝尖端的应力强度因子,通过分析裂缝的疲劳扩展来预测沥青路面的使用寿命。研究结果表明:表面裂纹形成初期,水平荷载对路面表面裂缝扩展影响较大。裂纹扩展阶段,张开型破坏占裂纹扩展的主导作用;增加面层厚度能有效抑制沥青路层裂缝的扩展;面层厚度增加,基层厚度增加,基层模量增大,面层模量降低,沥青路面疲劳寿命增速越大,疲劳寿命越长,但基层模量增加过大,易导致路面干缩开裂。     

水泥混凝土路面基层应力验算必要性探讨

针对现行《公路水泥混凝土路面设计规范》,通过双层板应力分析,研究在合理的基层厚度与面板厚度范围内,进行基层应力验算的必要性。利用等刚度原理和几何推导的方法,分析了基层板温度应力,并验证了基层应力验算的必要性。结果表明,在合理范围内的累计荷载作用下,规范建议的基层与面板厚度范围内,由于面板的模量远大于基层的模量,在进行刚性、半刚性基层水泥混凝土路面厚度设计时,仅需验算面层板的应力,而无需验算任何材料基层的应力。     

结构参数对应力层沥青路面结构剪切应力的影响

文章在分析设置应力吸收层的半刚性基层沥青路面结构参数的基础上,研究了沥青路面结构层厚度和模量对水平剪切应力的影响,针对设置应力吸收层对路面结构的剪切应力的不利影响,提出了应确保中面层最小厚度的思路。