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。     

不同等效原则的基层顶面当量回弹模量算法

应用弹性层状理论，研究了不同等效方法对基层顶面当量回弹模量换算结果的影响。结果表明，以弯沉等效为指标的基层顶面当量回弹模量值不能很好地反映板下地基的受力特性，会导致板底应力计算结果偏小；而以板底拉应力等效为指标的基层顶面当量回弹模量值能较为真实地反映基层刚度和厚度变化对板底拉应力的影响。因此，对于水泥混凝土路面结构设计时建议采用基于拉应力等效的换算方法，而基于弯沉等效的换算方法则可用于基层(或垫层)弯沉的检测。     

旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法探讨

旧水泥混凝土路面加铺沥青层对于及时修复已损坏的水泥混凝土路面,保证公路运输畅通具有重要意义。本文针对旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法进行探讨,首先介绍了最为常用的两种国外旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法:AASHTO经验法和弯沉法,在此基础上,以板裂缝处弯沉差、板裂缝处补强层断裂以及《公路沥青路面设计规范》验算指标为控制指标,建立了多指标旧水泥混凝土路面补强设计方法,从而为实际工程提供借鉴。     

贝克曼梁法检测路基路面的回弹弯沉值及其结果分析

检测路基路面的回弹弯沉值，可以反映路基路面结构的密实性以及路基路面的综合承载能力，通过同设计标准相比较，以确认该公路工程的施工是否满足工程质量的要求。同时在旧路补强设计中，回弹弯沉值也是评价原路面结构的一个基本参数。     

基于分形理论的沥青加铺层不同层间接触状态力学响应分析

为了研究不同层间接触状态下旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土路面的力学响应。运用基于分型理论的W-M接触模型计算沥青混凝土层与水泥混凝土层间的弹塑临界接触面积,利用弹性剪切柔量模拟层间接触状态,并利用Bisar软件计算不同层间接触状态下的路表弯沉及沥青层底弯拉应力变化。结果表明:利用分形接触模型能够确定出层间弹塑性临界接触面积;不同接触状态下路表弯沉及沥青层底弯拉应力变化较大;连续接触状态有利于沥青层底受力及减小路表弯沉。     

旧水泥混凝土路面补强设计方法研究

针对旧水泥混凝土路面加铺层结构的特点,通过理论分析和试验研究,提出了以控制弯沉差和补强层疲劳断裂为基本方法,并以公路沥青路面设计规范为验算方法来确定旧水泥混凝土路面补强层厚度的多指标设计方法。实际应用表明,该设计方法具有较好的实用效果。     

混凝土块料铺面结构分析

本文将水泥混凝土块料铺面结构简化为面层有竖向接缝的空间轴对称多层体系,应用有限元法分析表面弯沉、基层和路基内的应力和应变量。室内试验验证结果表明,当垫砂层弹簧系数和接缝刚度系数等计算参数选用适当时,实测弯沉曲线同有限元分析结果能相符合。本文为两种基层的块料铺面分别提出了以永久变形和回弹弯沉量(粒料基层)或基层底面弯拉应力(半刚性基层)为设计指标的结构设计方法。     

半刚性路面疲劳性特性的环道试验研究

通过室内环道试验，对半刚性基层沥青路面基层、底基层材料的疲劳衰减规律进行了深入研究。研究表明底基层为半刚性路面的临界荷位与半刚性材料的应变疲劳规律取决于其应变状态，通过实测应变与理论应变的对比分析，认为各层应变值与用抗压回模量的计算应变值较吻合，建议在弯沉和弯拉应力（应变）验算时统一采用抗压回弹模量。     

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.     

层间接触对沥青加铺层性能的影响

通过选取古德曼模型,基于弹性层状体系理论对不同层间接触情况下沥青加铺层受力及变形规律进行分析,研究了考虑水平力时层间接触对加铺层的影响．研究结果表明：层间接触不良会导致加铺层弯沉、拉应力变大;不同界面的层间接触变化对加铺层表弯沉影响程度相差不大,但对拉应力影响程度不同;水平力大小对加铺层底拉应力影响不大．但对加铺层表拉应力影响较大;不同层间接触对加铺层剪应力影响与水平力大小有关．在进行加铺设计、施工时候必须考虑层间接触对加铺层性能的影响．     

半刚性路面疲劳特性的环道试验研究

通过室内环道试验，对半刚性基层沥青路面基层、底基层材料的疲劳衰减规律进行了深入研究，研究表明底基层为半刚性路面的临界荷位与半刚性材料的应变疲劳规律取决于其应变状态，通过实测应变与理论应变的对比分析，认为各层应变值与用抗压回弹模量的计算应变值较吻合，建议在弯沉和弯拉应力（应变）验算时统一采用抗压回弹模量。     

纤维半刚性基层的响应分析

为了研究纤维半刚性基层在荷载作用下的响应特征,在对纤维加固土材料研究的基础上,利用修正后的层状弹性理论分析了路表的弯沉,纤维半刚性基层的弯拉应力以及土基对弹性模量的影响,获得了弯沉和弯拉应力与纤维半刚性基层厚度的非线性特征。     

采空区路基路面力学响应分析

针对采空区沉陷容易导致路基路面发生变形破坏的工程技术难题,基于采空区位置对路基路面变形响应的影响程度,提出了采空区临界区域的概念,采用有限元数值分析方法,建立了采空区临界区域的确定方法,由此揭示了采空区路基填筑高度对沥青路面设计指标弯沉及层底拉应力的影响规律,并基于采空区引起的路基顶面的不均匀变形,揭示了5种路面结构路表弯沉与层底拉应力的变化规律。研究结果表明:处于临界影响区范围外的采空区对土基表面最大位移的影响小,可忽略不计;采空区影响范围内的路表弯沉比层底拉应力对路基填筑高度变化敏感,柔性基层沥青路面结构适应变形能力强。     

超薄水泥混凝土路面结构设计方法

超薄水泥混凝土(Ultra ThinWhitetopping,简称UTW)路面由于其板厚和平面尺寸的特殊性,尚无一套适宜的路面结构设计方法。在对UTW路面结构荷载应力和温度应力利用有限元法进行计算分析的基础上,提出了UTW路面结构设计方法。采用贝克曼梁或落锤式弯沉仪(FallingWeightDeflectometer,简称FWD),测定旧沥青路面表面回弹弯沉,计算综合回弹模量,来评价旧沥青路面承载能力,并推荐控制标准值为当量回弹模量宜大于188MPa。路面板的疲劳断裂是UTW路面的主要破坏模式,据此提出以控制行车荷载反复作用在板内所产生的荷载疲劳应力不大于混凝土弯拉强度作为路面板厚度设计的标准。确定了结构设计参数及路面板厚度计算方法。     

考虑层间接触的沥青路面非线性疲劳损伤特性分析

运用通用有限元软件ABAQUS及其二次开发平台,建立考虑路面材料非线性疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析不同层间接触状态对受损路面结构层底损伤度、结构层底水平正应力、路表弯沉以及对路面结构层疲劳寿命的影响。研究结果表明:随着面层与基层层间摩擦因数的逐步增大,基层层底损伤度逐步增加,底基层层底损伤度逐步减小,且两者逐渐接近;基层层底水平拉应力逐渐减小,底基层逐渐增大;路表弯沉逐渐减小;基层疲劳寿命减小,底基层疲劳寿命增加,且两者逐渐接近。总体来说,良好的层间接触状态能使各结构层充分发挥作用,从而增强结构整体承载能力。     

考虑温度变化的柔性基层沥青路面结构力学分析

采用BISAR 3.0程序计算行车荷载在不同温度下两种柔性基层沥青路面结构的力学行为.荷载采用双圆均布垂直荷载,且为标准轴载BZZ-100,轮载P=25 k N,轮压p=0.7 MPa,半径d=0.106 5 m,层间接触状态为完全连续.通过计算结果分析比较路表弯沉、面层层底拉应力与剪应力以及基层层底拉应力与剪应力随温度变化规律情况,探索最优柔性路面结构形式.     

多年冻土地区沥青路面结构响应分析

采用ABAQUS软件进行了多年冻土地区不同沥青路面结构响应分析.分析结果表明,路基融沉深度决定了路面位移的大小,路面结构形式对路面位移影响不大,而路面基层底部拉应力主要受路面结构形式影响.随着融沉深度增加,路面位移显著增加.级配碎石基层路面层底拉应力最小,沥青稳定基层路面层底拉应力与其相当,而半刚性基层路面层底拉应力最大.考虑到级配碎石基层的强透水性、低抵抗重载交通能力等缺点,提出沥青稳定基层更适合于多年冻土地区.     

沥青路面结构层弯拉应力与应变的近似计算

研究了各种条件下沥青路面结构弯拉应力和应变规律,引入曲面系数修正竖向压应力和剪应力的影响,引入面层弯曲中性轴下移量参数修正层间光滑与连续之间的差异,引入面层与基层弯矩分配系数反映面层、基层弯曲曲率不同的影响;对于模量不均匀面层,提出了弯曲刚度等效原则换算式;最后,讨论了各种条件下的沥青面层层底弯拉应变、半刚性或刚性基层层底弯拉应力的计算精度,其误差均不超过5%.     

沥青混凝土路面结构设计探讨

从沥青路面结构层应力、弯沉、抗车辙性能、材料尺寸等几个方面讨论了路面结构设计，并根据西南某高速公路交通调查数据，进行了路面结构设计尝试。     

沥青路面结构早期破坏的动力特性分析

为了研究沥青路面结构早期破坏问题,采用三维有限元模型模拟沥青路面结构在动载作用下的响应情况,分析了弯沉、应力的变化规律.结果表明:在动载作用下,轮载中心处的弯沉和应力均较静载作用时小,但弯沉值的变化具有显著的波动性,轮载中心以外的其他任何点的弯沉值均可能出现大于静载作用时的弯沉;结构层表面拉应力和压应力交错出现,上面层的轮载边缘附近所产生的拉应力数值相对静载明显增大,沥青表面极易产生拉裂破坏, 与规范所规定的拉应力验算点有一定差异.建议在拉应力验算时,增加车轮边缘附近验算点,以保证路面结构表面不产生开裂破坏.