沥青材料抗压回弹模量衰减对路表回弹弯沉值的影响

针对使用中存在的沥青路面材料抗压回弹模量衰减问题,应用《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)和弹性多层体系理论研究了使用年限内沥青材料抗压回弹模量衰减对公路沥青路面路表回弹弯沉值的影响.实例计算表明:当沥青路面材料抗压回弹模量以3种常见形式衰减时,路表回弹弯沉值分别增加了45.93%,59.79%和51.08%,导致所设计公路沥青路面厚度难以满足使用要求.研究结果可供考虑沥青路面材料抗压回弹模量衰减的公路沥青路面厚度设计时借鉴.     

冻融循环下粗粒土路基动回弹模量衰变规律研究

为明确冻融循环对粗粒土路基力学特性的影响,借助动三轴试验系统,研究了不同含水率、不同应力加载路径和不同冻融循环次数下粗粒土动回弹模量的变化规律,并在此基础上提出粗粒土动回弹模量调整系数及衰变规律的拟合公式.试验结果表明:动回弹模量随着含水率的增加呈现减小的趋势,含水量4％对应的动回弹模量最大,不同含水率之间对应的动回弹模量差值在经过冻融循环作用后不会发生较大的变化;偏应力一定时,围压与动回弹模量呈正相关,围压一定时,偏应力与动回弹模量呈负相关;动回弹模量随着冻融循环次数N的增加整体呈衰减趋势,衰变过程可分为快速衰减(N=0～3)、缓慢衰减(N=3～5)及衰减停止(N=5～7)3个阶段.研究成果可为我国季节性冰冻区公路路基强度设计提供参考依据.     

粒料回弹模量室内试验方法

回弹模量是表征粒料刚度和抵抗变形能力的一个重要指标.中国的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)和美国路面力学-经验设计方法(MEPDG)均采用回弹模量作为沥青路面柔性基层的力学设计参数,用于表征基层材料在车辆动荷载作用下的刚度以及抗永久变形能力.首先,基于中外文献调研分析,介绍了粒料回弹模量的影响因素.其次,对中外回弹模量室内试验规程进行了对比分析,并结合室内粒料回弹模量试验结果,提出了粒料回弹模量室内试验方法中的不足和改进方案.最后,总结了中外现有常用回弹模量预测模型的主要考虑因素.研究成果有助于未来修订粒料室内回弹模量试验规程以及建立新的粒料回弹模量预测模型.     

基于动变形控制法的软岩路基填筑材料回弹模量控制

根据路基路面变形协调原理,结合国内公路相关规范对路面弯沉的控制标准,获得软岩路基顶面动变形允许值;利用传递-反射矩阵方法和叠加原理推导了双轮胎振动荷载作用下弹性层状公路结构的动力响应解;采用Hankel数值逆变换技术计算出实例工程中典型软岩公路路基顶面的动变形,基于动变形控制法确定了不同软岩填筑区域对应填料的回弹模量临界值;根据现有公路规范规定的路基结构层厚度,提出满足动变形条件下的软岩填筑区域所需回弹模量控制要求,并以回弹模量为依据对软岩填料进行了分类.研究成果可为软岩填料分区优化填筑提供指导.     

土基模量随季节变化对沥青路面设计的影响

针对最不利季节土基强度值过低且不能真实反映不同季节土基强度变化的问题,引入等效回弹模量作为土基强度的设计值.根据东北地区粘性土、华北地区粘性土和西北地区黄土所测得土基回弹模量随季节的变化情况,得出不同地区的等效回弹模量值.通过对不同等级、不同轴载作用下沥青路面结构设计计算,分析了不同土基强度取值对路面结构层厚度的影响.结果表明:用等效回弹模量作为土基强度的设计值,土基设计强度提高了50%～60%,沥青路面结构层厚度平均减小10.4 cm.     

不同土质回弹模量的试验探讨

路基弯沉值作为路基验收的一个重要技术指标,它主要决定于路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力,即回弹模量。设计回弹模量值不仅决定路基弯沉值的大小,而且又是路面结构层厚度设计的重要参数。回弹模量取值的可靠与否关系到路基的整体强度和路面结构层的厚度。因此回弹模量的研究是一项非常重要的课题,我中心试验室对该课题做了大量的试验,最后总结出该地区粉性土、粘性土、石灰改善土的回弹模量值,供设计、施工参考。     

运煤重载黄土路基动态回弹模量加载序列确定

为研究运煤重载黄土地区路基应力水平,采用BISAR软件对运煤重载黄土地区23个典型的不同交通等级沥青路面结构进行路基应力水平分析,计算荷载分别采用0.7 MPa、1.0 MPa和1.3 MPa三种,得到路基内的应力水平及主应力覆盖范围.结果表明:高速、一级公路沥青路面结构路基的最大主应力范围为10~130kPa,最小主应力范围为0~50 kPa,二级公路最大主应力范围为10~100 kPa,最小主应力范围为0~40 kPa.在此基础上提出了适合运煤重载黄土地区沥青路面结构路基动态回弹模量应力加载序列.     

湿度波动下黏质土路基回弹模量演化规律

历经多次干湿循环的路基土,其力学性能劣化现象非常突出,路基的路用性能也随之衰减.基于室内试验研究含水率周期性变化对路基回弹模量的影响规律.遵循现场测试含水率变化态势,利用"透水石渗水—静置—烘箱脱水—透水石渗水—静置—烘箱脱水……"一系列湿度循环来模拟现场路基土的含水率波动过程,同时测试其回弹模量.结果表明:黏质路基土回弹模量受含水率变化的影响非常明显,回弹模量随湿度循环次数的增大而减小;在相同的应力状态下,黏质路基土的平衡含水率越高,其回弹模量值对含水率的周期性变化越敏感,且回弹模量值趋于不稳定状态.     

AASHTO法中土基模量取值对沥青路面的影响

为了考虑一年中季节含水量(含水质量分数)变化对土基强度的影响,保证土基强度设计取值的可靠性,在美国AASHTO沥青路面设计方法中采用有效回弹模量作为土基强度设计值.通过分析不同土基设计强度取值对沥青路面设计弯沉值、路面结构设计厚度及所能承受的交通荷载的影响,提出用有效回弹模量代替最不利季节模量作为土基强度设计值.研究结果表明,考虑季节变化的有效回弹模量值作为土基强度的设计取值,能够保证路面的整体结构强度,降低成本,使设计取值更具有合理性.     

二级公路水泥混凝土路面碎石化改造的水稳层厚度计算

二级公路水泥混凝土路面碎石化改造工程中,路面结构设计和计算目前尚没有成熟的方法和规范。基于我国沥青路面设计方法,结合益阳市干线公路提质改造工程的实践,提出了将旧混凝土路面破碎后承载能力实测值作为设计参数来计算和确定水稳层厚度的方法。针对一般条件下的二级公路计算得到了不同累计标准轴载、不同碎石化层顶面回弹模量下的最小水稳层厚度。     

路面结构设计参数与力学指标分析

选取影响贫混凝土基层沥青路面使用性能的7个因素,沥青面层厚度与模量、贫混凝土基层厚度与模量、水泥稳定碎石底基层厚度与模量、路基模量,对每个因素选3个典型值,运用正交试验,通过对路表弯沉、基层层底拉应力和底基层层底拉应力3个力学指标的极差与方差分析,得出各因素对各力学指标影响程度的大小以及各力学指标下的最优组合.     

基于有效模量的沥青路面加铺层设计方法

中国沥青路面加铺设计方法单纯采用旧路面的弯沉作为设计指标,无法指导路面病害较为严重时所需要进行的路面加铺设计。参考AASHTO设计方法中旧沥青路面层系数的建议值,根据模量和层系数的关系,确定了半刚性基层沥青路面结构层的有效模量建议值,并结合中国沥青路面设计方法,提出基于结构层有效模量的半刚性基层沥青路面加铺层设计方法。通过沥青路面加铺设计实例,根据路面病害状况确定了各结构层的有效模量,得到加铺层厚度为10cm。结果表明：该方法设计结果与美国AI法结果基本一致,略低于AASHTO设计结果;避免了当路面代表弯沉值较小时,按现行规范无法进行加铺的情况。     

考虑层厚的路面弯沉修正系数研究

路表弯沉实测值与计算值之间常常存在较大偏差，需以弯沉综合修正系数调整．现行沥青路面设计规范中，弯沉综合修正系数F缺乏对路面结构层厚度的考虑，且存在“反常现象”，即随着土基模量的增大，设计厚度也增大的现象．通过现场试验路的测试分析，提出了新的F计算式，以反映F随不同路面结构层厚的变化规律，适应不同层厚的路面结构．     

旧水泥混凝土路面破裂板沥青加铺层设计方法研究

为了方便快捷地确定计算路面结构厚度所需的重要参数,根据弹性半空间理论,研究了承载板下旧水泥混凝土路面破裂板的竖向弯沉与弹性模量、泊松比、平均触地压力及承载板直径之间的关系,依据试验路现场测试结果,得出了弯沉和破裂板顶面当量回弹模量之间的回归公式,在此基础上,对旧水泥混凝土路面破裂板上沥青加铺层结构的设计方法进行了研究,根据当量回弹模量、道路等级、面层、补强层类型及累计轴载作用次数计算设计弯沉值,由设计弯沉值即可推算出沥青加铺层所需的厚度.     

耐久性再生集料半刚性基层沥青路面三阶段结构设计

再生集料半刚性基层沥青路面在重复荷载及环境因素影响作用下,经历整体、板体、块体和散体的复杂状态。提出了基于三阶段设计方法的耐久性再生集料半刚性基层沥青路面结构设计,并进行了相关的计算分析。结果表明,三阶段结构设计更能体现再生集料半刚性基层沥青路面结构层在不同阶段对应的路面寿命。分阶段选用的材料参数与实际路面结构层材料的工作状态基本吻合,设计的路面结构使用状况比现行采用弯沉值作为唯一设计参数设计的路面结构更符合现实,更能准确地反映了路面结构状态的发展过程。     

基于力学响应的全厚式高模量沥青路面结构组合及优化

为了分析高模量沥青混凝土在全厚式沥青路面中的合理层位及使用情况,基于山东省典型全厚式沥青路面结构,通过构建全厚式沥青路面结构数值模型,分别将高模量沥青混凝土置于下面层、基层、底基层、基层+底基层、下面层+底基层及不设置高模量沥青混凝土六种工况,分析了各工况条件下力学响应指标的差异,以力学响应改善率为指标确定高模量沥青混...     

动荷载作用下沥青路面的表面裂缝扩展研究

【目的】研究沥青路面表面裂缝在动荷载作用下的扩展行为,分析完整沥青路面结构和含表面裂缝结构的负荷响应,探讨应力强度因子K₂随着荷载变化的规律,以及表面裂缝在扩展过程中K₂的敏感性,为公路工程中路面结构抗裂设计提供一定理论依据。【方法】应用有限元软件ABAQUS建立沥青路面表面裂缝结构模型,基于动力学理论对交通荷载作用下沥青路面结构进行数值计算。【结果】动荷载作用下,完整沥青路面的表面弯沉较静态荷载有所减小,随着裂缝扩展深度的增大,弯沉值会逐渐增大; 动应力强度因子K₂的变化曲线较荷载变化曲线具有一定的滞后性,且最大值大于静态荷载下K₂的值; 表面裂缝向下扩展过程中,K₂在扩展前期增长速率较快,扩展至面板厚度一半后,K₂的增长速率逐渐放缓; 减小面层模量、增大基层模量和厚度,能够较好地抑制表面裂缝的扩展,其余参数则影响较小; K₂随着行车荷载的增大呈线性增长趋势,裂缝扩展越深K₂增加越显著。【结论】延长含表面裂缝的沥青路面结构的使用寿命,较好的方法是减小面层动态模量,适当增大基层的动态模量以及增大基层的厚度。     

橡胶沥青应力吸收层对路面防裂的影响

应用有限元软件ANSYS,采用三维八节点固体单元有限元模型,分析了橡胶沥青应力吸收层的设置对路面防裂的影响,并探讨了应力吸收层的模量和厚度的合理取值。结果表明:设置橡胶沥青应力吸收层可以减少沥青面层在裂缝区的应力集中,增加路面结构的疲劳寿命,延长路面使用年限。     

基于有限元ANSYS的半刚性基层沥青路面力学响应分析

为解决乌鲁木齐市城市道路半刚性基层沥青路面横、纵向裂缝和车辙病害严重的问题,选取乌鲁木齐市城市道路典型的半刚性基层沥青路面结构,对面层厚度、基层模量以及基层厚度进行规律性的变化,研究沥青路面结构在不同行车荷载作用下的力学分布及变化规律.利用ANSYS有限元软件对不同行车荷载作用下的半刚性基层沥青路面结构进行仿真计算,并对提取的数据进行分析.结果表明:随着沥青路面厚度的增加,沥青层拉应力和剪应力均逐渐减小,但减小幅度却各有不同;随着半刚性基层厚度的增加,沥青层拉应力和剪应力均逐渐减小,且减小幅度均较小;随着半刚性基层模量的增加,竖向位移和沥青层剪应力均逐渐减小.因此,建议沥青面层在18～20 cm取值,半刚性基层厚度在35～40 cm取值,半刚性基层模量在1500～1600 MPa取值.