非洲沥青路面开裂的动力学分析及路面质量控制研究

以乌干达某市政道路工程为例,基于断裂力学理论,取不同车速、面层动弹模和沥青路面裂纹长度3个因素,选取3水平进行正交试验,并运用有限元模拟计算正交设计方案的裂纹应力强度因子。结果表明:裂缝长度对裂缝的扩展影响最大,其次是车速对裂缝扩展的影响较大,而面层的弹性模量对裂缝扩展的影响最小,远小于裂缝长度的影响,且裂纹应力强度因子随着面层弹性模量的增大而增大。在此基础上,提出了在施工、运营和维护阶段为减少裂缝扩展导致路面破坏的建议。     

灌浆修复带裂缝沥青路面力学性能分析

沥青路面裂缝是沥青道路的常见病害,通过高聚物灌浆修复法可以快速有效地对路面裂缝进行修复。文章应用有限元软件ABAQUS引入奇异单元建立三维20节点等参元模型,并对开裂修复前后的沥青道路进行力学分析,计算沥青道路在车轮荷载偏载、热力耦合等工况作用下的面层拉应力;利用用户子程序模拟车辆动荷载,对修复后裂缝尖端的应力强度因子进行分析。结果表明,通过高聚物灌浆可以有效修复开裂的沥青面层,降低面层的拉应力和基层的应力强度因子值,防止沥青道路在正常设计荷载作用下发生破坏,延长其使用寿命。     

考虑温度非均匀性的沥青路面温度应力分析

为了合理评价温度对沥青路面结构的影响,考虑沥青路面温度沿深度方向的非均匀性分布和温度对沥青混凝土模量的影响,利用有限元法计算分析了不同面层初始裂缝深度和不同气温下的路面结构温度应力与应力强度因子变化情况。结果表明:面层表面开裂后,裂缝处的温度应力显著减小,面层底面的温度应力有所增大;裂缝初始深度越大,日平均温度越低,温差越大,面层底面的温度应力越大,裂缝处的应力强度因子也越大。在青藏公路沿线平均气温低、日温差大的条件下,一旦面层表面开裂,沥青路面结构将产生较大温度应力,导致裂缝快速向下扩展。     

模量对反射裂缝应力强度因子影响分析

为了研究模量对反射裂缝应力强度因子的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了含反射裂缝的路面模型,分析了当路面各结构层模量变化时裂缝尖端应力强度因子的变化情况.计算表明:模量变化对反射裂缝应力强度因子影响较大,裂缝尖端应力强度因子随着面层各层位模量的增加而增大,随着基层各层位和土基模量的增加而降低.其中土基模量变化对裂缝尖端应力强度因子的影响最大.对于面层和基层各层位,距离裂缝越近,则其层位模量变化对应力强度因子的影响也越大.     

大粒径沥青碎石基层抑制沥青路面反射裂缝的性能

沥青路面半刚性基层开裂后会引起反射裂缝,裂缝向上扩展将导致面层的破坏。文章通过有限元软件ABAQUS建立三维20结点等参元有限元模型,并应用断裂力学理论,对基层开裂的路面结构进行数值模拟和力学分析。数值模拟结果表明:在考虑偏载的情况下,当沥青路面下基层开裂时,采用柔性材料大粒径沥青碎石上基层替换原有的半刚性材料水泥稳定碎石上基层可以明显减少裂缝尖端的最大应力值,降低应力强度因子,从而有效地抑制反射裂缝的发展,延长面层的使用寿命。     

沥青路面温缩裂缝的应力强度因子分析

通过有限元对沥青面层温缩裂缝尖端的应力强度因子进行分析,结果表明,在连续降温条件下,影响沥青面层内温缩裂缝应力强度因子的主要因素为初始温度和降温幅度。     

贫混凝土基层沥青路面荷载应力有限元分析

为了研究贫混凝土沥青路面受力在不同路面结构和材料参数下的状况,通过三维有限元数值分析方法,分析了面层厚度、面层模量、应力吸收层厚度、应力吸收层模量和裂缝宽度对贫混凝土基层沥青面层层底应力的影响.路面结构计算与分析表明在贫混凝土基层-沥青面层复合式路面结构中,适当增加沥青面层厚度对防治反射裂缝十分有效,而通过提高沥青面层强度的方法来减少反射裂缝效果不明显;一定厚度和模量的应力吸收层能有效降低沥青面层底面应力水平;贫混凝土基层裂缝宽度对沥青面层底面受力具有较大的影响.     

加宽工程路面开裂影响因素的数值分析

基于线弹性断裂力学,使用大型有限元软件ABAQUS对加宽工程路面在2种荷载作用模式下开裂的影响因素进行了分析.对沥青面层厚度和模量的分析结果表明,偏荷载对面层裂缝扩展的影响比正荷载大,增加面层厚度和减小面层模量能降低面层反射裂缝应力强度因子.对老路基层和新路基层模量的分析结果表明新老路基层模量相同时,应力强度因子K2数值最小,几乎为零,并随裂缝扩展长度变化不大,面层反射裂缝扩展的可能性最小,因此,选择合适的新路面结构使其模量与老路基层模量相同是非常重要的.此外,随差异沉降增加,应力强度因子K2略有增大,并且差异沉降越大,K2增大得越明显.这表明除合理选择路面结构外,进行地基处理降低差异沉降也非常重要.     

水泥稳定碎石基层开裂引起沥青路面结构反射裂缝的有限元分析

沥青路面水泥稳定碎石基层开裂后会引起反射裂缝,进而导致面层的破坏。文章通过有限元软件ABAQUS建立三维20结点等参元有限元模型,对水泥稳定碎石基层开裂的路面结构进行数值模拟和力学分析。计算结果给出了沥青路面结构面层最大剪应力和主应力及其出现的位置,验证了路面反射裂缝形成的机理。     

沥青路面表面裂纹扩展机理研究

随着长寿命沥青路面概念的提出,沥青面层厚度的增加,表面裂纹取代反射裂缝成为沥青路面开裂破坏的主要形式.本文基于断裂力学理论,利用无网格伽辽金/有限元耦合方法,对沥青路面表面裂纹的扩展进行了数值模拟,通过对表面裂纹扩展过程中的应力强度因子变化规律和裂纹扩展路径的分析,以及面层、基层设计参数对裂纹扩展的影响的研究,探讨沥青路面表面裂纹扩展机理.结果显示,相对于不考虑行车荷载水平分量的情况,考虑行车荷载的水平分量时表面裂纹的扩展更不利,行车荷载水平分量会增大裂纹尖端的应力强度因子,并减短裂纹扩展的路径;裂纹扩展过程中,应力强度因子经历一个急剧增大——缓慢减小——缓慢增大——急剧增大的过程;随面层、基层厚度的增加,表面裂纹尖端的应力强度因子降低,随着面层模量的增大,表面裂纹尖端的应力强度因子增大;面层模量、基层模量对裂纹扩展路径的影响不大.     

广义Paris公式预测沥青路面的疲劳寿命

重复作用的交通荷载可以在路面沥青混合料细微缺陷或裂缝的尖端造成应力集中并以复杂的形式自上而下扩展,最终导致路面的疲劳开裂破坏．本文应用断裂力学的原理探讨沥青路面疲劳寿命的预测方法．计算与分析表明：广义Paris公式可以考虑沥青路面结构内材料复杂的裂缝扩展;沥青面层的疲劳寿命随着面层厚度的增加以近似线性的幂函数的形式增加;另一方面,沥青面层的疲劳寿命随着面层材料模量的降低以负指数的幂函数的形式增加．     

半刚性基层沥青路面早期病害及破坏机理研究

半刚性基层沥青路面结构使用过程中会出现多种早期病害,如半刚性基层开裂、面层反射裂缝、水破坏和车辙等,通过分析这些病害的成因,阐述其破坏机理,指出了我国当前沥青路面设计中存在一些不合理之处。     

半刚性基层路面反射裂缝预防处理

目前,国内道路基层采用的机构类型绝大多数为半刚性结构。半刚性基层强度和刚度较易控制,能满足设计荷载和交通量的要求,但半刚性基层易产生裂缝和网裂,裂缝反射到沥青面层,又会沿裂缝渗水在沥青面层长生唧浆,最后产生网裂和坑槽,既影响路面美观和行车舒适,又会增加养护费用和减少道路使用寿命,研究如何预防半刚性基层裂缝和处理路面反射裂缝意义重大。     

接裂缝荷载传递能力对沥青路面开裂的影响

研究了接裂缝荷载传递能力对沥青路面开裂的影响问题.基于断裂力学理论以及简化荷载传递弹簧模型,利用有限元方法计算分析了接裂缝荷载传递能力变化对行车荷载下加铺沥青面层中裂纹尖端应力强度因子的影响.结果表明:在荷载传递能力从无增大到较小值的过程中,应力强度因子急剧减小;在超过这个值后,应力强度因子没有明显变化.这说明,在旧水泥混凝土公路改造中,在铺筑沥青面层前应该对其接裂缝进行处理,使其达到一定的荷载传递能力,另外,没有必要使得荷载传递能力超过这个小值,避免过度处理而造成浪费.     

高聚物在沥青路面裂缝修复中的试验研究

裂缝是沥青路面病害最常见的破坏形式之一.沥青路面出现裂缝后路表水渗入基层,在车辆动载的作用下引起路面翻浆、唧泥,严重降低基层的强度和稳定性,最终丧失交通能力.目前我国沥青路面修复以表面灌缝、封缝技术为主,耐久性差且容易反复处置.高聚物与沥青路面黏结强度高,早期强度成长快,流动性好,且具有良好的抗渗性能.采用高聚物注浆材料对沥青路面及基层进行修复,通过对比沥青面层修复前后的弯曲拉伸、渗水以及水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度等试验数据,显示出高聚物在沥青路面裂缝处置中的良好效果.     

碳酸钠在二灰碎石基层施工中应用研究

针对二灰碎石早期强度低,以及与沥青面层之间容易产生层间推移的问题,通过试验研究了添加水泥和碳酸钠来提高其早期强度的措施,结果表明,添加适量的碳酸钠可以有效地提高其早期强度,与添加水泥相比,可以节约工程造价.通过改善二灰碎石级配,对基层顶面进行处理及合理选用透层油,提高了二灰碎石与沥青面层的层间结合力,从而解决了沥青面层的推移破坏.     

公路半刚性基层路面反射裂缝预防处治对策

目前,国内道路基层绝大多数为半刚性结构.半刚性基层强度和刚度较易控制,能满足设计荷载和交通量的要求,但半刚性基层易产生裂缝和网裂,裂缝反射到沥青面层,造成沿裂缝渗水在沥青面层产生唧浆,最后产生网裂和坑槽,既影响路面美观和行车舒适,又会增加养护费用和缩短道路使用寿命,研究该课题意义重大.     

公路沥青路面裂缝的预防和处理

随着高等级公路的大量修建,半刚性类材料在我国公路建设中得到了广泛应用。然而,半刚性材料抗变形能力低,在温度,湿度变化时易产生裂缝,当沥青面层较薄时易形成反射裂缝,沥青路面本身也易产生低温裂缝,沥青路面一旦出现裂缝,有可能导致路面结构性破坏,影响路面的使用功能。本文针对沥青路面裂缝的形成,危害及裂缝的种类,产生原因,提出对裂缝的预防和处理措施。     

过渡层对水泥混凝土路面板结构的影响

为了进一步了解过渡层对路面结构的影响,分析论证了过渡层的形成及破坏机理与力学性质,指出界面分离、基层竖向开裂、基层界面的水平裂纹侵入面层是过渡层破坏的3种基本形式。试验结果表明:附着在面层上的过渡层将降低面层混凝土的弯拉强度和疲劳性能,弯拉强度下降0.2~0.4 MPa,小梁弯曲疲劳寿命下降1~2个数量级;基层顶面设置防止水泥浆透进基层的隔离层,均能有效阻碍过渡层的形成,从而避免或减少由过渡层引起的对路面结构的3种破坏。     

楼面梁裂缝的加固设计与施工

结构物裂缝是一个带有普遍性的技术问题,结构的破坏大多是从裂缝的扩展开始的,所以人们对裂缝往往产生一种破坏前的恐惧感。的确,从固体强度理论的发展可以看到裂缝的扩展是结构物破坏的初始阶段,结构的承载力将受到一定的威胁,且结构的持久强度也会降低。文章以一个实物为例,从钢筋砼结构裂缝的原因分析、加固设计、补强施工等方面作出总结,为大家认识结构物裂缝及其处理提供了依据。