基于弯沉盆参数的沥青路面动态弯沉综合修正系数

为了建立基于沥青路面动态参数设计方法的路面质量验收标准,对弯沉综合修正系数F进行了研究.利用ABAQUS有限元程序,引入土基的非线性本构模型及其他结构层的动态模量来计算路表理论弯沉.修筑室内足尺试验路,并利用FWD测试其弯沉,根据F的定义,计算试验路各结构的F值.分析<公路沥青路面设计规范>及已有研究成果中的F修正公式...     

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．     

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.     

柔性路面结构轮间路表弯沉逼近式的研究

本文以现行《公路柔性路面设计规范》为依据,推导出三届弹性体系轮间路表弯觉系数的逼近式,使三层弹性体系弯沉表达式中的无穷积分隐函式显示化,以利于计算式的求解并节省计算机求解的时间。本文还应用多元线性回归理论,推导并验证了四层,五层体系结构层轮间路表弯沉系数的逼近式,以适应当前铺筑多层次的高等级路面的需要。     

荒漠地区耐久性沥青路面结构设计指标与路面结构力学分析

通过分析荒漠地区恶劣自然环境下的重荷载交通沥青路面使用状况,采用有限元分析,提出了采用路面性能指数PCI、路表面弯沉与路面车辙作为路面结构的设计指标;得出了荒漠地区耐久性沥青路面结构受力分布.结果表明:不同轴载作用下路表最大竖向变形与轴载近似成线性关系,随着轴载的增大,最大竖向变形逐渐增大;路表最大拉应力以轮轴线呈现对称分布;路面结构层内的剪应力随着深度增加而增大,在距路表5 cm处剪应力达到峰值.研究成果可为荒漠地区耐久性沥青路面选材与结构设计提供科学的理论支撑与技术指导.     

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。     

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。     

车辆超载及超限对沥青混凝土路面使用影响分析

以半刚性基层基底拉应变和路表弯沉为控制指标,利用弹性层状体系分析程序对某半刚性沥青路面典型结构进行了应力分析。根据Minner法则和不同的控制指标,计算分析了在目前交通组成情况下,沥青路面的使用年限和满足其正常使用时现有路面结构需要增加的路面厚度,对以轴载谱为依据的路面结构设计具有指导意义。     

农村公路沥青路面病害分析及典型结构推荐

目的分析辽宁省农村公路沥青路面病害特征,研究农村公路沥青路面结构设计指标,提出典型路面结构.方法针对农村公路沥青混凝土路面出现的各种病害进行调查分析,总结出对应于不同类型、不同程度病害产生的原因.结合半刚性基层沥青混凝土路面的力学特性和目前提出的多指标控制沥青路面结构设计的思想,提出适应于农村公路沥青路面的结构设计指标.应用所提出的指标进行分析,结合经济因素,提出不同交通等级下的典型路面结构.结果当基层模量衰变至小于300 MPa,基层材料处于松散状态时,面层层底产生拉应力,路表弯沉增加幅度显著.当提出的典型路面结构基层模量为900 MPa时,通过加大基层厚度很难实现特重交通的承载能力要求.结论辽宁地区农村公路沥青路面设计指标采用设计弯沉值和基层层底拉应力.考虑冬季低温的影响,验算沥青面层低温抗裂这一指标.     

沥青路面长期使用性能指标

路面长期使用性能研究已成为国际道路工程界普遍重视的一项基础性研究。在分析有关试验路路面使用性能长期观测数据的基础上,根据中国沥青路面的设计方法和沥青路面的使用性能情况,结合中国沥青路面的破坏特点,提出了在现行的弯沉设计指标基础上,增加路面疲劳开裂和车辙作为沥青路面长期使用性能的研究指标,认为这两项指标能够反映较长时间内行车荷载及自然因素对路面的影响,并能有效地反映路面的使用性能变化情况。     

季冻地区干线公路沥青路面结构设计研究

根据季冻地区交通状况和气候条件等因素的调查分析,提出适宜在季冻地区干线公路使用的半刚性沥青路面3层面层结构、半刚性沥青路面2层面层结构和组合式基层沥青路面结构。利用我国路面设计程序PADS和BISAR路面计算程序对结构方案进行计算分析。计算数据表明,所提出的设计结构是安全的。     

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.     

利用BP神经网络反算沥青路面结构层弹性模量的研究

 基于层状弹性理论,利用BP神经网络预测沥青路面结构层弹性模量。根据常用的路面结构形式,基于层状弹性理论构建路表弯沉值与结构层参数之间的数据库,并以此数据库建立沥青路面结构层弹性模量BP神经网络预测模型。对理论及实测弯沉盆进行结构层弹性模量预测效果检验,并对比分析计算弯沉盆与实测弯沉盆拟合程度。分析表明,建立的沥青路面结构层弹性模量BP神经网络模型具有较好的预测精度,为准确、快速地评价沥青路面结构层的使用状况提供了参考。     

沥青路面面层和基层结构模量的反算

分析了路面面层刚度对路表弯沉盆形状的影响 ,并在此基础上利用“惰性点”理论开发了一套反算路面面层和基层模量的方法 .通过大量理论分析和数值验证发现 ,当路面面层模量较大时 ,荷载作用下路表弯沉盆较坦 ;相反 ,当面层模量较小时 ,路表弯沉盆较陡 .利用这一特性 ,创造了一种新的反算路面模量的迭代方法 ,即利用惰性点方法反算得到的地基模量 ,匹配荷载中心点和附近校核点 2处的弯沉值 ,得到面层和基层的模量 .该方法过程收敛 ,且反算解唯一 .最后还给出了一套沥青路面结构模量反算程序的算例和结果敏感性分析     

非均布动荷载作用下车速对粘弹性沥青路面寿命的影响

在不考虑超载情况下,为探求重载货车行车速度对沥青路面使用寿命的影响,采用层状体系理论,建立ANSYS 3-D有限元粘弹性路面结构模型;针对不同车速及非均布动荷载作用下路表面弯沉值的变化进行了计算和分析,并利用轴载换算方法对仿真结果在不同车速下的寿命比进行了比较.结果表明,当重载车速在10～32 km/h之间时,路面的动态弯沉值显著大于静态弯沉值;当车速在17 km/h时,动态弯沉比静态弯沉大22.4%,此时沥青路面的实际使用寿命比设计寿命缩短将近61.5%.在合宁高速公路上开展的交通调查结果显示,高速公路入口2 km内、收费站前1 km内、车辆爬坡路段及交通繁忙的大桥上,大多数重车的车速都处于不利行车速度,对路面实际使用寿命的影响非常显著.     

半刚性路面结构的参数敏感性分析

分析了高等级半刚性路面的路基路面参数对有关设计指标的影响情况，明确了路表弯沉和土基顶面弯沉，土基顶面压应变之间的关系，指出路表弯沉不能明确反映土基顶面的工作状态。     

沥青路面线性疲劳损伤特性及形变规律

为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性并分析其形变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及其二次开发平台,建立考虑路面材料疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤和水平正应变的空间分布与演化规律,以及路表弯沉随荷载作用的演变规律.结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,基层层底与底基层层底损伤度随荷载作用均增加,但增加幅度逐渐减小;路面结构层内水平正应变在荷载作用下,靠近层底位置拉应变逐渐增大,但增加幅度逐渐减小,中性轴上移;路表弯沉在荷载作用下逐渐增大,但增加幅度逐渐减小.研究结果可为沥青路面结构设计、养护维修及长期性能预测提供理论支撑.     

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。     

基于沥青面层曲率指数反算沥青面层的弹性模量

基于层状弹性体系理论,由路面结构的路表变形响应反算沥青面层的弹性模量.根据落锤式弯沉仪数据采集传感器与荷载中心的距离,构建了结构层参数与其相应路表弯沉盆之间的数据库.通过分析此数据库提出了沥青面层的临界影响厚度,并基于此临界影响厚度建立了相应的回归模型.理论弯沉盆和实测弯沉盆反算的算例对比分析表明,该方法具有良好的精度和可靠性,是一种实用、有效而快速的评定路面承载能力的方法.     

FWD荷载作用下碾压混凝土基层沥青路面的动态响应试验

为研究碾压混凝土基层沥青路面在落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)荷载作用下的动态响应,铺筑了试验路,通过在试验路内部布设应变传感器,获取了不同工况条件下试验路路面结构层内的应变响应,分析了碾压混凝土基层沥青路面的动态特性及荷载、温度等因素对路面动态响应的影响,构建了碾压混凝土基层沥青路面结构沥青面层底最大水平拉应变预估模型.结果表明:FWD荷载作用下,在距离荷载板中心30 cm范围内路表弯沉变化较大,距离荷载板中心30 cm范围以外,路表弯沉随位置变化的幅度较小,且温度越高,这种趋势越明显;在加载中心点的正下方,路面结构层内部表现为拉应变,且荷载越大,应变越大;相同荷载作用下,碾压混凝土基层沥青路面的底基层、基层与面层底的应变均小于传统半刚性基层沥青路面,随着荷载水平增加及温度升高,路面结构层内部的应变逐渐增大;路面结构层底的应变随荷载增加呈线性增加,随温度升高呈指数增加,路面温度升高50%,50 kN荷载作用下沥青面层底的应变水平与100 kN荷载相当.