环境因素对路面使用性能的影响

路面在使用过程中，承受着行车荷载和环境因素的双重作用，即使是相同的路面结构，其损坏速度也会因所处的环境不同而不同．而环境因素对路面性能影响的隐蔽性，加上与荷载因素交织在一起，为研究环境因素的影响造成了很大的困难．文中以已提出的路面使用性能标准衰变方程为基础，通过不同地区路面使用性能方程的对比，定量分析了环境因素的作用，建立了温度、温度与路面性能的关系式．就分析的５个省市而言，因环境因素的不同而造成的路面寿命差异达２５％，路面的早期损坏现象也相差很多。     

公路沥青路面环境性能评价研究

公路沥青路面环境性能研究一直是路面长期使用性能研究的一个重要方面,路面结构不仅要满足行车荷载的要求,还要适应所处的自然环境,因而,在评价沥青路面长期使用性能时应考虑路面的环境性能,本文综合分析国内外相关的研究,采用路面最高温度Tmax和潮湿系数W作为评价参数,建立了公路沥青路面环境性能的评价指标PEI和相应的分级标准,并将此模型应用于河南省高等级沥青路面环境性能的评价。实例实际计算表明,该评价指标能较好的反映路面环境性能随路龄时间的变化状况。     

基于衰变-Markov模型的沥青路面性能预测研究

为解决在路面使用性能各项指标的预测过程中,预测值与实测值间误差波动较大这一问题,采取同济大学孙立军教授提出的标准衰变方程作为预测模型的基础,充分调查浙江省S101省道嘉兴段现有路况,根据收集的公路路面结构、厚度和交通量轴载数据等资料,对其沥青路面性能变化进行预测,即对路面损坏状况指数PCI和行驶质量指数RQI这两个在路面使用性能指数PQI中占较大权重的指标进行预测,继而采用Markov模型对其预测结果进行修正,建立与养护策略相对应的Markov转移矩阵而得到衰变-Markov预测模型,为之后能准确掌握沥青路面使用性能变化趋势并得到合理的养护决策提供可靠依据.     

湖南省高速公路路面使用性能衰变模型

为科学掌握高速公路路面使用性能衰变规律,合理预测大修年限,以已积累的湖南省连续10 a近1 000 km高速公路路面使用性能数据为基础,分析得到湖南省高速公路路面损坏状况指数和路面行驶质量指数大致呈反"S"型曲线规律衰减。基于此,提出能够描述衰变模式的余弦函数路面使用性能衰变模型,并研究模型参数的数学与物理意义。研究结果表明:模型参数?与路面大修年限具有良好的一致性;将余弦函数路面使用性能衰变模型用于评价高速公路路面损坏状况以及路面行驶质量,并对其进行拟合,拟合得到的大修年限与实际大修年限基本吻合,验证了该模型的有效性和实用性。     

路面使用性能的标准衰变方程

在路面工程中，路面使用性能衰变规律是一个十分基础、十分重要的问题，文中在分析国内外路面使用性能衰变研究的基础上，将路面性能衰变过程划分４种典型模式，提出了能够描述这４种模式的的通用方程，据此，可用两个简单的数字特征准确表示一条路面使用性能衰变曲线。由于这两个特征具有明确的数学、物理含义，故可通过对这两个数字特征的对比分析，很方便地定量研究交通、环境、结构和材料等因素对路面使用性能的影响，分析它们的     

基于使用性能的沥青路面结构方案比选分析

在进行沥青路面结构设计时,从众多的路面结构方案中选择出最适合的方案是一个比较困难的问题,路面结构的力学特性是否合理将直接影响到路面的使用性能.通过使用有限元计算的方法对不同的路面结构形式进行受力分析,并建立各不同路面结构的使用性能衰变方程来分析各路面结构的使用性能变化规律,综合比较受力分析的结果和所建立的各路面结构性能曲线,可以从考虑性能的角度出发为路面结构方案比选提供一个可行的方法.     

沥青路面核心设计理论的统一

从沥青路面的结构行为方程出发，以上海地区的环境条件为例，按基于性能设计方法优化得出若干路面结构，通过对各路面结构的力学分析和计算，建立沥青层底面拉应变和路基顶面压应变与路面寿命之间的关系，即导出路面现场疲劳方程．将其与国外主流设计方法和我国规范设计方法中采用的疲劳方程进行了对比，结果表明：结构行为分析法与国际现行的设计方法具有内在的一致性，它统一了目前使用的不同类型的设计方程和设计分析理论，实现了路面力学性能与使用性能的统一．     

基于一次二阶矩的冻融作用下沥青路面性能可靠度分析

温度裂缝与水损坏是寒冷地区沥青路面常见的病害形式,对路面性能有重要影响。通过冻融循环试验模拟,分析了温度与水分冻融环境对沥青混合料性能的影响;基于沥青路面结构可靠度方程,通过考虑影响因素不确定性,采用一次二阶矩法求解路面结构强度可靠度功能函数,对沥青路面结构的可靠性展开研究。研究结果表明:沥青混合料的抗压回弹模量随冻融循环作用次数的增加呈减小趋势;路面结构可靠度随冻融循环次数的增加也呈降低趋势,冻融循环作用对路面结构的可靠度有显著影响;冻融循环变异系数取值对路面结构可靠度也有一定影响;在实际工程分析中应重视外界环境的影响。     

考虑温湿度作用的粒料基层沥青路面结构非线性力学行为

为了研究温湿度作用下道路结构非线性力学行为，基于长期性能观测构建粒料基层沥青路面的温湿度组合，建立综合考虑应力和湿度影响的粒料非线性回弹模量模型，考察2个沥青层厚度和2个荷载水平，利用有限元开展沥青路面粒料层和土基非线性结构力学行为分析，基于Miner’s损伤法则，计算基于沥青层底拉应变和土基顶部压应变的疲劳寿命。研究结果表明：采用考虑湿度调整的Uzan三参数模型能够较好地表征在役沥青路面粒料层和土基的非线性力学行为；非线性路面结构分析与现有线弹性路面结构计算相比，沥青层底拉应变和土基顶部压应变大小及其对温湿度变化的敏感程度均存在显著差异，结构寿命也相差较大，温湿度对道路结构力学行为的影响不容忽视；增加荷载和减小沥青面层厚度均会增加沥青路面结构响应、降低使用寿命，但是二者的影响机理不同；粒料应力硬化特性能在一定程度上缓解高应力水平下的沥青层底受拉。     

基于新型检测指标的沥青路面综合性能评定

本文针对传统路面使用性能评价方法不足现状,考虑运用特尔菲方法确定各指标的权重系数,并在原有评价指标[即路面破损状况指数(PCI)、行驶质量指数(RQI)、车辙深度(RD)、结构强度系数(SSI)、路面抗滑性能指数(SRI)基础上纳入外观综合评价指数(SEI)],形成更为完整的综合评价体系。建立特尔菲—理想点法路面使用性能评价模型,并对高速公路沥青路面使用性能数据进行分析计算,结果充分验证了新设指标(SEI)的合理性。本文对沥青路面综合性能评定的研究具有一定意义。     

基于内聚力模型的沥青混凝土-无机结合料层间剪切试验数值模拟

基于一种本文提出的考虑摩擦的PPR内聚力模型,采用试验与数值模拟方法,针对无机结合料稳定基层沥青路面层间连接薄弱,引起的层间滑移、拥包等病害的问题进行研究。首先,通过直接剪切试验测试沥青面层和无机结合料稳定类基层之间的连接特性,包括：抗剪强度、摩擦系数、剪切位移-剪切应力关系。然后,对层间连接效果进行数值模拟仿真分析,并与试验结果进行比对。结果表明：在法向荷载作用下,层间剪切应力随位移的增大分为三个阶段：剪切应力强化阶段、软化阶段、残余阶段,数值分析结果与试验数据吻合程度较高,证明PPR内聚力模型能够准确的描述半刚性基层沥青路面的剪切行为,也能准确的预测法向荷载作用下复合试件的抗剪强度,在涉及层间行为的路面结构计算中此模型具有应用价值。     

沥青混合料自愈合技术研究进展

由于车辆荷载和各种环境因素的影响,沥青路面不可避免地产生老化、硬化、疲劳破坏等现象,从而导致路面使用性能降低。因此,沥青混合料自愈合智能型路面受到国内外学者的广泛关注。本文基于国内外文献研究,系统梳理了沥青混合料自愈合行为理论,即表面分子扩散理论、表面能理论和毛细管流动理论的基本原理,深入分析了影响沥青混合料自愈合行为的内在因素与外在因素,归纳整理了沥青混合料自愈合行为的增强技术,指出现有研究的不足并展望今后在沥青混合料自愈合技术领域未来的发展方向,为高抗疲劳道路沥青混合料的研制奠定了基础。     

沥青路面线性疲劳损伤特性及形变规律

为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性并分析其形变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及其二次开发平台,建立考虑路面材料疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤和水平正应变的空间分布与演化规律,以及路表弯沉随荷载作用的演变规律.结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,基层层底与底基层层底损伤度随荷载作用均增加,但增加幅度逐渐减小;路面结构层内水平正应变在荷载作用下,靠近层底位置拉应变逐渐增大,但增加幅度逐渐减小,中性轴上移;路表弯沉在荷载作用下逐渐增大,但增加幅度逐渐减小.研究结果可为沥青路面结构设计、养护维修及长期性能预测提供理论支撑.     

基于FWD荷载下的沥青路面实测动力响应分析

沥青路面基于高度条件和重载作用,其受力状态以及静载模式下的受力条件都会产生极大差异.通过试验分析基于动载激励条件下沥青路面的动态响应规律,在此基础上分析沥青路面的损害机理.为研究动态荷载作用下沥青路面的实测动力响应,基于实际工程,构筑了3种典型的沥青路面,采用FWD(落锤式弯沉仪)分析沥青路面的动态弯沉盆特性,通过动态应变传感器,得到基于动态荷载下的层底弯拉应变响应.结果表明:沥青路面结构的动态响应随FWD荷载的变化表现出非线性特性,3种沥青路面结构的面层底具有较低的应变状态,且几乎不对路面累计疲劳造成损伤,相对于横向应变,具有较大的纵向应变能力.     

荒漠地区耐久性沥青路面结构设计指标与路面结构力学分析

通过分析荒漠地区恶劣自然环境下的重荷载交通沥青路面使用状况,采用有限元分析,提出了采用路面性能指数PCI、路表面弯沉与路面车辙作为路面结构的设计指标;得出了荒漠地区耐久性沥青路面结构受力分布.结果表明:不同轴载作用下路表最大竖向变形与轴载近似成线性关系,随着轴载的增大,最大竖向变形逐渐增大;路表最大拉应力以轮轴线呈现对称分布;路面结构层内的剪应力随着深度增加而增大,在距路表5 cm处剪应力达到峰值.研究成果可为荒漠地区耐久性沥青路面选材与结构设计提供科学的理论支撑与技术指导.     

考虑层间接触状态的沥青路面力学性能分析

为研究不同层间接触状态的沥青路面力学性能,借助ABAQUS构建路面三维有限元模型分析了路面温度场下不同的层间接触状态对路面力学性能的影响,并建立了考虑层间接触状态的疲劳性能预估模型。研究表明：当深度路面在0.68 m以上,路面温度与深度呈三次多项式关系、路面深度在0.1 m以上时路面温度与外界环境气温呈二次多项式关系;层间接触状态对沥青路面拉应力影响最大、剪应力次之、对竖向变形影响最小,低速、重载的车辆能使路面最大拉应力、最大剪应力、最大竖向位移分别增大90.0%、70.0%、63.2%;与完全连续状态相比,随着层间接触状态的劣化,沥青路面的疲劳寿命最大降低了75.6%。可见为延长路面的使用寿命,施工时应连续铺装压实,严格控制层间粘结质量。     

基于性能的沥青路面全寿命设计方法--重交通沥青路设计方法之二

鉴于传统的路面结构设计不能很好地控制路面损坏状况 ,故对先前建立的路面结构行为方程进行了验证 ,分析了不同沥青材料对路面长期使用性能的影响 ,建立了旧路面的结构状况对罩面路面结构的影响关系 ,在此基础上对路面结构的全寿命使用性能进行了分析 .根据所建立的全寿命路面结构行为方程 ,提出了一套基于路面使用性能的新的路面设计方法 ,并试图根据路面在整个分析期内的使用性能来设计路面的结构组合 ,给出最优的、唯一的路面结构厚度组合 .为了保证按上述方法设计的路面结构具有期望的寿命 ,最后给出了路面材料选择的原则性建议     

沥青混凝土路面纵向裂缝发展影响因素初探

路面裂缝是长期困扰建设者的问题之一。针对沥青混凝土路面纵向裂缝的问题,建立路基路面结构的三维模型,运用三维有限元对其进行分析。根据数值分析的结果,得到路面与轮胎接触面下处于复杂应力状态,轮隙（并排两轮向的缝隙）中心点处于x,y方向受拉,z方向受压的应力状态,该状态可加剧纵向裂缝的发展。同时,沥青混凝土面层在荷载作用下的差异沉降也可导致和加速纵向裂缝的产生、发展及路面损坏。得出的结论为进一步研究纵向裂缝出现的原因、影响因素及发展规律等提供了基本依据。     

基于摩尔库仑模型玻璃纤维格栅加强沥青路面二维有限元分析

车辙是沥青路面主要的破坏形式之一.过去很多研究表明摩尔库仑模型能够设计沥青混合料和分析在荷载作用下沥青路面行为.因此,基于摩尔库仑模型采用有限元软件模拟评价玻璃纤维格栅应用在沥青层面的性能,考察且评价了玻璃纤维格栅强度,沥青面层厚度和玻璃纤维格栅在沥青面层里的位置对沥青路面的抗车辙能力的影响.