旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝有限元分析

利用通用有限元方法建立水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型,计算车轮荷载位于最不利位置时沥青加铺层的应力分布以及超载对沥青加铺层应力的影响,并分析接缝处沥青加铺层应力随吸收层模量变化的规律.计算结果表明:接缝处沥青加铺层的主应力、等效应力以及应力强度均远大于其他位置,反射裂缝由此产生并向上扩展;随着应力吸收层模量从20 MPa增加到100 MPa,沥青加铺层主拉应力相应减小8%,说明采用较大模量的吸收层可延缓反射裂缝的出现.此外,超载也对沥青加铺层反射裂缝的产生具有实质性的影响.     

参数变化对沥青加铺层结构应力的影响分析

交通荷载及温度变化是引起旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的两大因素.交通荷载主要引起加铺层剪切型反射裂缝,温度变化主要引起加铺层张开型反射裂缝.采用三维有限元方法分析了轴载、温度变化幅度及加铺层模量、厚度等参数变化对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的荷载应力、温度应力及耦合应力的影响程度,为沥青加铺层的设计方法提供了依据.     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的力学分析

以南京-连云港高速公路南京段水泥混凝土路面改造工程为研究对象，采用弹性和粘弹性理论分析了加铺层结构为4cmSMA13＋8cmSUPERPAVE25＋10cm的沥青稳定碎石LSM25沥青混凝土加铺层的受力特性。研究表明：沥青混凝土加铺层的粘弹性性质对加铺层表面的竖向位移有一定的影响，随着深度的增加，这种影响逐渐减弱；沥青混凝土加铺层的粘弹性性质对加铺层不同深度处的竖向应力的影响较小；高温稳定性是沥青稳定碎石LSM25层沥青混合料材料设计的重点；SUPERPAVE25混合料设计的重点是控制材料的疲劳性能；加铺层厚度h=19cm时，SUPERPAVE25层底拉应变最大，增加和减小加铺层厚度，SUPERPAVE25层底拉应变呈现减小趋势；随着沥青稳定碎石模量的提高，加铺层中各深度处的竖向压应变和水平方向应变明显降低。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构力学分析

采用有限元方法,对直接加铺与施加防反射裂缝措施后再加铺的路面结构进行了力学分析和比较,得到了交通荷载、温度变化和材料参数对沥青加铺层结构力学性能的影响规律.结果表明:直接加铺沥青层结构时,只增加沥青材料强度、厚度和地基模量,都只能在一定程度上改善沥青加铺层结构的力学性能,且不一定经济有效;而加设STRATA应力吸收层,并改善旧混凝土板接缝传荷能力,能较好地改善沥青加铺层在交通荷载和温度荷载作用下的应力应变状态.     

旧混凝土路面加铺沥青层路面结构的有限元分析

水泥混凝土路面加铺改造后路面的破坏主要是由于反射裂缝造成的,如何延缓反射裂缝的发生是旧水泥混凝土路面加铺改造的难点。该文应用Ansys有限元软件分析了沥青加铺层路面结构在车辆荷载作用下的应力状态;通过改变加铺层厚度、加铺层模量及水泥混凝土模量,分析讨论了加铺层应力状态的影响因素,得出相应的结果,为路面加铺工程提供一些建议。     

玻纤格栅在105国道商丘段SMA沥青罩面工程中的实践

国内外对加筋格栅沥青混凝土试验研究的结果表明,加筋格栅具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝、减少车辙作用等特点,能够加强沥青路面的结构性能,提高道路的使用寿命。本文结合105国道商丘段旧水泥混凝土路面加铺SMA沥青罩面的工程实践,阐述了玻纤格栅的特性、防治反射裂缝的作用机理、施工、方法、注意事项及经验体会。     

基于刚性夹层的水泥混凝土路面沥青加铺层设计指标

常用的以弯沉为指标的水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法难以客观反映复合式路面力学响应特征。通过计算分析发现,随着刚性夹层模量的增大,路表弯沉逐渐减小,当刚性夹层的模量增大到一定程度后,路表弯沉将不再发生变化,故弯沉指标将难以起到控制作用。因此,本研究根据力学响应分析结果,提出以加铺层剪应力作为设计指标,分析了沥青加铺层层内最大剪应力、界面最大剪应力与沥青加铺层模量、沥青加铺层厚度的相关关系,并提出了预防加铺层界面剪切破坏的技术措施。     

格栅加筋沥青加铺层结构轮载疲劳模拟对比试验

为探索格栅层位对加筋沥青加铺层结构整体疲劳寿命的影响,建立了不同加铺层结构疲劳模拟试验模型,提出基于车辙仪改进的加铺层结构疲劳模拟对比试验方法,模拟了荷载引起的沥青加铺层疲劳裂缝、反射裂缝以及其他裂缝扩展过程,最后将试件制成30 cm×10 cm×10 cm的棱柱体小梁,对不同格栅设置层位及不同锯缝深度的加铺层结构进行试验。结果表明:在轮载作用下,不论试件底部有无锯缝,沥青层表面首先出现裂缝,且基本上与格栅的设置无关;锯缝深度及格栅的设置层位对加铺层的疲劳寿命影响较大,当加铺层较薄时,格栅设置于加铺层的底部效果较好,当加铺层较厚时,格栅之下设有一定厚度的调平层较好。     

RCC-AC路面温度荷载型断裂的有限元分析

在沥青水泥混凝土AC层中接缝的上方存在一条垂直路面结构的反射裂缝的条件下，研究温度变化对反射裂缝的影响，并考虑沥青水泥混凝土AC层与碾压水泥混凝土RCC板之间的接触，摒弃两层之间完全连续的假设。其步骤为：利用传热学原理，得出路面结构的温度场，再利用热弹性理论求出不同温度条件下产生的热应力；然后，利用断裂力学理论计算复合式路面裂缝尖端的应力强度因子。此外，根据工程实例得出了不同裂缝长度下的应力强度因子，并分析了不同因素对应力强度因子的影响。研究结果表明：降低AC层与RCC板之问的粘结程度，加铺低模量的土工布，适当提高AC层的厚度等方法，能降低裂缝尖端的应力强度因子，从而达到阻碍反射裂缝开裂扩展的作用。     

沥青加铺层抗反射裂缝足尺疲劳试验

针对水泥混凝土路面加铺改造后容易产生反射裂缝的缺点，采用大型疲劳试验台架进行不同沥青加铺层结构层抗反射裂缝的对比试验，模拟荷载作用下加铺层结构温度型和荷载型反射裂缝的产生和发展过程，评价了不同加铺层方案的防裂效果。结果表明：应力吸收层可有效消解水泥混凝土板块接缝处的应力集中现象，防止水泥混凝土面板由于温缩及荷载作用引起的加铺层反射裂缝；设置玻璃纤维格栅及土工布并不能很好的解决路面的反射裂缝问题。     

短切柔性纤维对密实型沥青混凝土断裂特性的影响

纤维对沥青混凝土的改性效果已得到道路工程界的广泛认可,为探讨不同纤维对沥青混凝土断裂特征的影响,以玻璃纤维和玄武岩纤维作为研究对象,进行半圆抗拉试验,采用数字图像相关技术对半圆试件的全场位移与应变进行实时测量。通过分析极限抗拉强度、极限破坏应变、模量、裂缝缝嘴张开位移、临界断裂能、断裂韧性等指标,探讨了不同纤维对沥青混凝土抗裂性的增强效果。结果表明,两种纤维均能有效改善沥青混凝土的极限强度与破坏延性,纤维改性沥青混凝土具有更高的峰后持荷能力,在沥青混凝土开裂后仍能保持较高的承载能力。玻璃纤维改性沥青混凝土具有更高的临界断裂能量和断裂韧性,基于所选指标建议在工程应用中短切纤维长度不宜超过12 mm。     

旧水泥路面沥青加铺改造中弯沉指标研究

使用有限元方法建立旧水泥混凝土路面模型,采用弹簧单元模拟水泥路面接缝处荷载传递性能,分析了接缝两侧水泥混凝土板的弯沉差和平均弯沉随弹簧单元弹性系数的变化规律.在此基础上,建立水泥路面沥青加铺层模型.计算发现,沥青加铺层底部在原水泥路面接缝处存在剪应力集中现象,进而分析了旧水泥路面接缝处沥青加铺层底部的剪应力随弯沉差的变化规律.根据莫尔-库仑强度理论,以沥青加铺层底部的剪应力不大于其容许剪切强度为判断标准,提出旧水泥混凝土路面的弯沉差指标.此指标在旧水泥路面沥青加铺改造时可作为评价接缝传荷能力的参考依据.     

格栅沥青混凝土路面环道试验及施工方法研究

通过室内材料试验，环道试验，现场施工和观测分析，对塑料格栅沥青混凝中解雇支减少车辙，抑制反射裂缝效果进行了试验研究，提出了塑料格栅沥青混凝土加铺层的施工工艺及实用效果。     

水泥路面加铺改造技术研究

防治反射裂缝,使现有道路能够继续承担未来的交通荷载是旧混凝土路面加铺沥青混凝土需要解决的主要问题.橡胶沥青应力吸收层具有吸收应力、减少反射裂缝、防水、粘接力强等优点.通过工程实例,对沥青加铺层反射裂缝产生机理、加铺层设计方法以及基于应力吸收层的沥青加铺层结构及材料等作一些探讨;重点论述橡胶沥青应力吸收层的作用机理和相关的施工工艺.     

冻融作用对环氧沥青混凝土复合梁抗裂性能的影响

在中国北方季节性冰冻地区,反复的冻融作用对环氧沥青混凝土的抗裂性能影响较大。本文分别对7组环氧沥青混凝土试件进行0到30次冻融作用,研究了冻融作用对弯曲劲度模量及复合梁平面应变断裂韧度（KIC）的影响,分析了不同冻融重复作用下带裂缝的复合梁发生裂缝扩展时的横向应力应变响应和层间粘结状况。研究结果表明:弯曲劲度模量随冻融循环作用的升高而降低;复合梁平面应变断裂韧度（KIC）、裂缝尖端最大横向拉应力/应变随着冻融重复作用的增加先降低后增高;不同冻融重复作用下带裂缝复合梁断裂不会发生在环氧沥青粘结层。     

沥青混凝土内时本构模型

基于Gibbs自由能公式,推导了沥青混凝土的内时本构模型.模型考虑沥青混凝土的温度敏感性和非线性,体积模量、剪切模量、强化函数和内变量的演化方程为绝对温度的函数,并且体积模量和剪切模量分别是第一应力不变量和第二偏应力不变量的非线性函数.通过不同温度下的应力-应变关系试验确定了模型的参数并对模型进行验证,结果表明:所建立的内时本构模型可以描述沥青混凝土的高温度敏感特性和力学特性.     

旧水泥路面沥青加铺层层间剪应力分析

为研究旧水泥路面沥青加铺层层间的剪应力状态,建立了层间力学模型,分析了不同层间状态、超重载、加铺层模量、加铺层厚度及应力吸收层模量对最大剪应力的影响. 发现层间完全连续、完全光滑时,最大剪应力分别为0.41MPa,0.43MPa;当轮胎压强从0.7MPa提高到1.2MPa时,层间最大剪应力增加了70%以上,达到0.7MPa;当应力吸收层模量为400MPa时,层间最大剪应力达到最小值,然后随着应力吸收层模量的增加剪应力也相应增加,当模量达到1000MPa时层间剪应力达到最大值. 结果表明,层间完全连续时剪应力较小,层间剪应力随轮胎压强的增大而增大,应力吸收层模量400MPa时应力削减效果最好.     

土工格栅加筋半刚性基层材料的抗弯拉强度试验

针对半刚性基层易开裂的缺点，提出了在半刚性基层材料下加铺土工格栅的防裂措施。利用MTS810材料试验机，采用三分点加载方式，进行了土工格栅加筋半刚性基层材料的抗弯拉强度及弯拉模量的力学性能的室内模型试验研究，并铺筑了试验路进行验证。结果表明：土工格栅的加入扩散了半刚性基层底面的弯拉应力，有效延缓了荷载型裂缝的发生，提高了路面的承载能力；可使半刚性基层的临界应变值提高18％，改善了半刚性基层的变形能力，特别对延缓半刚性基层的温缩裂缝尤为有利。     

基于横观各向同性的沥青路面加铺层力学分析

考虑到沥青混凝土呈现一定的横观各向同性特性,采用有限元数值分析方法,建立沥青加铺层路面三维有限元模型;将沥青加铺层及旧沥青面层视为横观各向同性体,并考虑了加铺层温度场特性和沥青混合料模量随温度变化的特性以及层间接触状态,研究了不同温度条件下沥青加铺层路面的力学行为,分析了沥青混合料的横观各向同性对加铺层路面的变形和应变等的影响.研究结果表明,沥青混凝土的横观各向同性及模量梯度特性和层间结合条件对加铺层受力状况都有较大影响.