沥青路面惰性弯沉点的选取及土基模量的反演

水泥混凝土路面存在弯沉几乎不随模量变化而变化的惰性弯沉点,并可用于反算水泥混凝土路面结构模量。为了使理论弯沉盆与实测弯沉盆相匹配,将刚性下卧层引入到理论弯沉盆的计算当中,经过大量的弯沉盆计算发现,沥青路面惰性弯沉点的选取较为困难,提出了一种基于均方根误差最小准则的惰性弯沉点选取方法,并将其应用于土基模量的反演中。在基于惰性弯沉点的土基模量反算中发现基层模量的大小对土基模量反演的精度有比较大的影响,并分别回归出针对柔性基层和半刚性基层的路面结构信息与惰性点参数的关系。选取不同的路面结构进行土基模量反演,理论上论证回归公式的精度,用实测弯沉盆进行模量反算,并与国内外其它反算程序比较,验证了基于惰性弯沉点的土基模量反演方法的精度和可靠性。     

基于两点路表弯沉反算土基回弹模量的研究

基于层状弹性理论,利用远离承载板中心的两点路表变形响应反算土基回弹模量。根据半刚性基层沥青路面常用路面结构组合形式,构建土基回弹模量与两点路表弯沉值之间一一对应的数据库,建立回归模型。由理论弯沉盆和实测弯沉盆的预测结果表明,建立的土基回弹模量回归预测模型具有良好的精度和可靠性,为进一步快速、有效地评定土基的承载能力提供了依据。     

级配碎石基层沥青路面FWD反算模量换算系数

为了获取真实反映沥青路面结构力学特性和材料性状的结构模量参数,铺筑了4种结构级配碎石基层沥青路面足尺试验路,对其进行加速加载疲劳破坏试验和路面弯沉检测。基于FWD弯沉测试方案,应用分层检测分析方法逐层检测了路面结构层的弯沉,并根据足尺路面加载破坏的损坏程度,进行了路表FWD弯沉测试和弯沉迭代反演,分析了FWD反算模量受荷载水平、位置和路面温度的影响规律,建立了FWD反算模量与实验室动态模量的关系,提出了沥青混凝土、级配碎石和路基土实验室动态模量与FWD反算模量的换算系数K。研究结果表明：沥青混凝土模量受温度和轮载作用的影响最大,路面结构完好的沥青层反算模量换算系数K=0.7~1.0;路面出现Top-down开裂后,K=1.3~1.5;沥青层层底出现疲劳破坏时,K>1.5;级配碎石层反算模量换算系数为1.32~1.49;土基反算模量换算系数与其所受的应力水平及土质类型相关,随应力水平的降低,土基反算模量换算系数减小。     

路基弯沉检测标准

针对<公路路面基层施工技术规范>(JTJ 034-2000)中路基弯沉检测方法存在的不足,结合西安-户县高速公路试验路实体工程,对土样进行室内轻、重型击实标准回弹模量试验,现场检测土基回弹弯沉值、回弹模量和压实度等指标,对检测数据进行回归分析,得出土基回弹模量与稠度、压实度的关系,进而推出季节影响系数与稠度关系.结果表明:西安地区土基回弹模量设计取值宜在规范基础上提高20%～40%;结合回归得出的土基回弹模量与土基顶面弯沉的关系,可以得到路基顶面弯沉检测标准,从而为路基弯沉检测提供依据.     

应用落锤式弯沉仪评价土基模量的试验研究

土基回弹模量是路面设计的重要参数,实验室内测定土基回弹模量的方法为重复荷载三轴试验,野外测试的方法有承载板、动态锥等方法,上述方法操作起来都比较复杂。利用FWD（落锤式弯沉仪）测试土基计算弹性模量,再用国内常用的野外承载板试验测定土基回弹模量,分析FWD弹性模量和回弹模量之间的相关性,研究FWD直接预测土基回弹模量的可行性。结果表明该方法具有一定的可行性。     

基于FWD动态弯沉盆的旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构模量反算

采用落锤式弯沉仪(FWD)测得旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构弯沉盆弯沉值,利用ABAQUS有限元软件子程序对沥青层温度场进行模拟,并利用SIDMOD程序和EVERCALC程序对旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构模量进行反算分析。研究结果表明:通过温度场有限元模型模拟得到的沥青层不同深度处的温度与实测温度相比较,最大相对差为4.7%;SIDMOD和EVERCALC这2种程序对旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构的模量反算结果显示出良好的一致性;与设置刚性下卧层相比,不设刚性下卧层时,沥青层和土基这2层的模量均偏大,而中间层的模量偏小,其原因是共振碎石机械在工作时除了对旧水泥混凝板产生作用外,对水稳碎石层和土基均存在不同程度的扰动和结构破坏现象;没有设置刚性下卧层使土基模量偏高。     

机场薄层沥青道面荷载应力和位移分析

采用三维等参有限元法,分析了简易机场薄层沥青道面各层间完全连续接触时土基回弹模量、基层回弹模量和厚度等因素对荷载应力和表面弯沉的影响。分析表明,半刚性基层底面拉应力随土基回弹模量、基层回弹模量和厚度近似呈线性变化;面层底面受压,应力值变化很小,基本不受影响;表面弯沉随基层厚度呈线性变化,随土基回弹模量和基层回弹模量呈曲线变化。     

单周期荷载作用下纤维沥青路面的动态响应

为了研究动荷载作用下纤维沥青路面的响应,基于弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同的荷载作用时间、路面体阻尼比、土基模量和加载方式对不同纤维沥青路面结构的路表最大弯沉的影响规律.对于不同纤维沥青路面结构:不同荷载作用时间下,路面的动静态弯沉差值基本接近;随着路面体阻尼比的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率和到达最大动弯沉对应的时间基本接近;随着土基模量的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率基本接近;半矩形波荷载比半正弦荷载作用下的路面动态弯沉大,而弯沉差值基本接近.分析表明,在单周期动荷载作用下,纤维的加入提高了路面的整体抗变形能力,但对路面的动态弯沉影响规律基本相同.     

横观各向同性的半刚性基层沥青路面结构

为了分析土基和沥青面层材料的横观各向同性特性对半刚性基层沥青路面结构的影响,基于建立的横观各向同性沥青路面设计理论,运用编制的基于该理论解的路面结构分析程序ANISOLAYER,利用沥青面层及土基横观各向同性特性,对半刚性基层沥青路表(路表面)弯沉进行了研究。同时运用ANISOLAYER程序分析了在不同厚度沥青面层及不同半刚性基层弹性模量情况下,土基横观各向同性特性对路面结构关键性设计指标的影响(路表弯沉、半刚性基层底部拉应力及路基顶部压应变,沥青层底应变为压应变或较小的拉应变,故未考虑)。研究结果表明:无论是面层还是土基,其各向异性度(水平弹性模量与垂直弹性模量之比)对路表弯沉的影响曲线变化趋势是一致的;随着土基水平模量的增加,延长了路面的寿命;随着半刚性基层弹性模量的增大,土基水平模量的变化对路表弯沉及基层底部拉应力的敏感性将降低,对路基顶部压应变的敏感性更加显著,但其绝对值较小。     

基于BP神经网络的土基回弹模量反算

基于三层BP神经网络和层状弹性理论，由路表变形反算土基回弹模量。利用层状弹性计算程序构建了土基回弹模量与路表弯沉数据库，并输入BP神经网络进行训练，建立了基于BP神经网络的土基回弹模量反算模型。理论和实测路表弯沉反算结果表明，该方法具有良好的识别能力和泛化能力，是一种实用而有效的方法，为进一步快速、有效地评定土基的承载能力提供了依据。     

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。     

刚性道面弯沉盆重心距离法及回归模型

提出一种刚性道面弯沉盆重心距离法(MAREA)及回归模型,在系统建模和分析传统弯沉盆面积指数法(AREA)的基础上,从综合利用各个测点弯沉值信息的角度,以弯沉盆重心距离指标替代弯沉盆面积指数,推算相对刚度半径;并以实测弯沉盆误差最小为准则,计算板下地基反应模量,从理论上解决结构参数反演的多解性.在典型的刚性道面结构形式下,分析改进方法采用最佳的传感器数量以及可靠性.结果表明,改进后的方法可较大提升反演结果的可靠性,能有效处理测量误差.基于落锤式弯沉仪(FWD)实测数据的模型验证结果也表明,该改进方法相对于其他方法能减少拟合误差.采用五次多项式建立了无偏的回归模型,大大提高了反演的效率.     

不同工况下冲击破碎旧路面板的力学效果对比研究

采用三维有限元分析方法对不同冲击位置、不同冲击能量、不同地基刚度等多种工况条件下四楞冲击压路机冲击破碎旧混凝土路面板的力学作用和破坏效果进行了对比分析研究.研究发现,冲击位置、冲击能量和地基刚度三个参数相互耦合作用,最终综合决定冲压破碎路面板的破碎效果和力学行为.路面板破碎模式和效果会因为轮载冲击作用位置不同而有所区别.在一般地基刚度条件下,冲击板角位置沉降最大,对路基的影响深度最深,板中位置最小,但板中位置板底破碎面积最大;冲击能量越大越有利于路面板的破裂,但随着地基刚度增大,路面趋于难以破碎.建议根据不同的情况选择对应的行驶路线.     

基于横观各向同性碎石底基层沥青路面结构分析

基于所建的横观各向同性层状弹性体系解,使用编制的基于该理论解的路面结构分析程序ANISOLAYER,分析了碎石材料横观各向同性特性对碎石底基层半刚性沥青路面结构的影响,对于软土地基来说,起到一定的加筋作用,随着粒状类材料水平模量的减小,可有效地降低半刚性基层底部的拉应力,使路面结构的受力状况更加符合实际,而且从路表弯沉、沥青层底部拉应变、半刚性基层底部拉应力以及路基顶部压应变来看,都使路面的寿命减小。     

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凝土合理层位,并采用正交试验进行验证,结果表明：除工况二剪应力增大外,其余工况条件下各力学响应均有所改善,高模量沥青混凝土设置可显著改善全厚式沥青路面结构性能,并建议设置在下面层和底基层,经正交试验分析,高模量沥青混凝土设置在下面层和底基层是合理的。     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论,采用路面结构有限元法,探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数,包括各结构层厚度、模量和泊松比等,在不同的点位,利用BISAR程序进行力学计算和分析,提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明:在不考虑各结构层材料性能和厚度时,最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内;影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量;对于普通3层沥青层面层结构,上面层和中面层应进行剪应力验算,下面层可根据实际情况确定是否进行验算;验算时,需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。     

路基注浆试验与仿真分析

路基注浆可使路基沉陷、松散、空洞等病害得到有效充填或压密,显著提高路基的承载力。本文从室内试验与数值模拟两个方面研究了路基注浆对路基路面的影响。室内试验部分采用平面尺寸140cm×140cm,高度为50cm的钢箱,分层填筑路基土和水泥稳定碎石基层,养护28天后,进行路基注浆。通过探地雷达和开挖相结合的方法观测水泥浆分布,进而分析了注浆对路基的加固机理。数值模拟部分采用ANSYS有限元软件建立路基路面三维模型,考虑注浆半径、注浆区域模量、注浆横向位置及注浆深度四个因素,分析了局部注浆和道路纵向多点连续注浆对行车荷载作用下路基路面受力变形的影响。结果发现,注浆半径对道路受力变形的影响最显著,注浆区域模量影响较小,注浆位置在行车道中间下方且靠近路基顶面时较有利。     

后处理二元复合地基作用机理与变形计算

在路基后处理技术的基础上研究提出一种对部分填土路基水泥土桩复合地基,采用小桩后处理技术,形成双层复合地基的路基后处理技术.具体为:预先采用水泥土搅拌桩处理地基、进行部分路基填土施工,然后在填土标高施工无砂混凝土进行后处理,可用于静态设计工程,也可用于动态设计工程.研究表明,该技术具有硬壳层的扩散作用、刚性垫层作用、小桩对路堤的加固锚固等效应,沉降变形计算可采用上下刺入法、复合模量分层总和法计算,复合模量分层总和角点法计算时,可将路基荷载等效成矩形分布的荷载分层作用在地基上,分别计算,然后相加得到.该方法在大广高速公路扶项段台后高填方软土地基得到了成功应用.     

路基土湿度对路面结构的影响及处理措施研究

运营期间,路基土体的含水量常常大于施工时的控制含水量,因此处于潮湿或过湿状态,从而导致路基变软而引起路面结构破坏.利用弹性层状理论对漯河市农村公路常用路面结构进行了计算,结果表明,路基土体如湿度过大将会显著增大路面弯沉值和底基层内的拉应力,铺设灰土垫层则有助于减小这些指标,改善路基稳定性.分析了灰土垫层模量和垫层厚度的...