沥青混凝土路面加铺层结构力学分析

采用有限元方法,对沥青混凝土加铺层在荷载、温度应力作用下的受力情况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,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.     

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.     

水泥混凝土路面加铺沥青层结构应力分析

为了指导旧路加铺工程合理设计,对加铺结构在交通荷载作用下的受力状态进行了分析。基于路面力学弹性层状体系理论,建立了旧路加铺路面的轴对称有限元模型。主要考虑交通荷载作用,分析了沥青加铺层层底拉应力、剪应力和旧水泥路面层底的拉应力等指标。考虑加铺层和应力吸收层模量的影响对路面结构的力学响应进行了分析计算。为了快速计算材料力学性能对路面结构受力的影响,基于数值计算结果给出一个路表弯沉和沥青加铺层底拉应力的简易计算公式。结果表明:在车辆轴载作用下,增设应力吸收层会减小路表弯沉、沥青层底拉应力、新旧层间的剪应力和水泥层底拉应力各项指标,对于改善路面结构受力状态有积极影响;随着沥青面层模量的增加,路表弯沉、沥青层底剪应力和水泥层底拉应力都趋于减小,但是沥青层底拉应力会增大。由此建议在旧水泥路面加铺沥青面层设计时,应适当选用高模量的沥青混凝土材料,可以缓解路面新旧层之间的剪切脱层破坏,进而延长旧路改造路面的服役寿命。     

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。     

沥青加铺层裂纹尖端应力强度因子分析

裂纹尖端处的应力强度因子是研究裂纹扩展规律的基础，它以数值形式表征了不同裂纹尖端趋向开裂的严重程度．采用有限元方法对车辆荷载和温度作用下沥青加铺层的裂纹应力强度因子进行了分析，研究了沥青加铺层厚度、模量、初始裂纹长度、降温幅度及轴载等参数变化对加铺层裂纹应力强度因子的影响程度，为沥青加铺层防裂设计方法提供必要的理论依据．     

沥青加铺层反射裂缝的预防措施

反射裂缝是沥青加铺层最主要的病害之一,控制反射裂缝已成为旧水泥混凝土路面加铺层设计的关键.目前国内外许多学者及工程技术人员针对反射裂缝的产生机理进行了大量的研究工作,取得了一定的成果并已用于工程实际.结合旧水泥混凝土路面做沥青加铺层的有效尝试,对常用的防止或减缓沥青加铺层反射裂缝的方法及机理进行了分析和阐述.     

旧水泥路面沥青加铺层底受力试验研究

为研究夹层、裂缝、加载方式对旧水泥路面沥青加铺结构沥青层底受力的影响,制作无裂缝有夹层、有裂缝无夹层、有裂缝有夹层3种试件,采用反力架装置和千斤顶施加荷载,在沥青层底粘贴应变片,通过电阻应变仪和电脑自动记录沥青层底的受力.针对各种工况,绘制了沥青层底的应力与外加荷载关系曲线,拟合了相应的数学关系式,求出了一些关键的沥青层底拉应力.研究表明:外荷载小于0.8 MPa时沥青层底受力状态较好;无缝有夹层的罩面结构沥青层底拉应力最小,加载至1.4 MPa时,层底拉应力仍然低于容许应力;当施加1.4 MPa的荷载时,夹层能减小沥青层底应力40.54%,裂缝能增加沥青层底应力46.67%,偏载能增加沥青层底应力100%.因此,旧水泥路面沥青加铺罩面工程,需要填补既有裂缝、设置防裂夹层、避免偏向受力、车辆荷载最好控制在0.8 MPa以下,才能降低沥青层底拉应力,保证工程质量.     

旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力分析

本文采用平面有限元方法,根据Goodman力学模型建立旧路面与加铺层层间结合条件,计算分析了具有接缝(或裂缝)的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层在行车荷载和温度变化作用下的应力和位移状况,分析了反射裂缝产生发展的原因,以及加铺层厚度和应力消散夹层防治反射裂缝的作用,为合理地设计加铺层提供依据和计算方法。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝力学分析

文章以宁连公路南京段水泥混凝土路面改造工程为应用研究对象,通过有限元计算分析了沥青混凝土加铺层反射裂缝的受力特性,为加铺层的结构和材料设计提供依据。研究表明,随着加铺层厚度的增加,裂缝尖端应变能密度呈减小趋势,但面层厚度增大到一定程度后,减小的程度趋于缓慢。随着格栅模量的增加,裂缝尖端应变能密度值不断减小;当格栅模量超过2000MPa后,继续增加格栅模量,裂缝尖端应变能密度的减小速度变慢。当沥青稳定碎石模量在800～1000MPa时,裂缝尖端的水平应力和应变能密度较小,对加铺层反射裂缝的防止有重要作用。     

混凝土路面上沥青加铺层的半解析分析

本文通过建立半解析单元力学模型，计算分析了旧混凝土路面上沥青加铺层的三维荷载应力，探讨加铺层产生反射裂缝的机理，为合理地设计沥青加铺层提供理论依据和实用计算方法。