沥青路面热-荷载耦合应力数值分析

针对半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面结构中普遍存在的反射裂缝问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料(OLSM)作为裂缝缓解层的方法;利用三维有限元法,对设置普通沥青混凝土与开级配大粒径沥青碎石2种类型裂缝缓解层的贫混凝土基层沥青路面结构进行热-荷载耦合应力对比分析,并进行了试验路观测与理论计算分析。结果表明:OLSM的耦合应力明显小于普通沥青混凝土的应力;OLSM中大粒径矿料多、沥青含量少及空隙率大的结构特点有利于消解及吸收裂缝处路面应力,可有效防止或减缓贫混凝土基层沥青路面的反射裂缝,是一种可以缓解反射裂缝的有效材料。     

软土地基上高速公路沥青路面结构设计

在软土地基上修筑高速公路会产生不均匀沉降,不均匀沉降在沥青路面结构内部又会产生较大的附加应力,从而加速沥青路面的破坏.因此,在软基上修筑道路,必须选择合理的路面结构,从而降低不均匀沉降对面层结构的影响.基于ABAQUS有限元计算方法可知在沥青面层结构下设置级配碎石夹层结构可以有效地降低应力控制层层底水平附加应力,并具有较好的防止反射裂缝的作用,对于在软土地基上修筑沥青路面结构有着一定的参考价值.     

应用PFWD进行级配碎石基层施工质量监控的研究

柔性基层沥青路面结构具有较好的承载能力,在抵御水损坏方面比半刚性基层结构具有更好的表现。采用级配碎石基层,可以明显减少沥青路面的开裂;特别是半刚性基层沥青路面的反射裂缝问题。通过便携式落锤弯沉仪(PFWD)对某高速公路柔性基层强度进行检测,得到级配碎石柔性基层回弹模量分布,并根据检测数据,着重分析了柔性基层离析问题及其施工控制方法。     

级配碎石沥青路面表面裂缝扩展及寿命分析

为研究级配碎石基层结构的防裂缝效果,利用商业有限元程序Abaqus,建立了20结点等参立方体单元的有限元模型。采用奇异等参元法及断裂力学理论,计算分析具有级配碎石基层的半刚性基层沥青路面表面裂缝的扩展规律,并按裂缝产生和裂缝扩展两阶段方法,计算预估其相应的疲劳寿命。结果表明,级配碎石结构可提高沥青路面表面裂缝疲劳寿命,当级配碎石基层厚度为15~25 cm时,可以达到较好的抗裂效果。     

设置过渡层的半刚性基层沥青路面的合理结构

针对半刚性基层在沥青路面使用过程引起的裂缝破坏,使其在高等级公路中的适用性受到质疑的问题,通过设置级配碎石和沥青碎石过渡层使半刚性基层的层位实现向下放置,实现了改善半刚性基层受力和减少裂缝的目的。采用ANSYS计算设置不同厚度的级配碎石和沥青碎石过渡层,分析路面结构在荷载作用下基层厚度变化时轮隙中心的受力情况,以考察适宜的半刚性基层层位和厚度。力学分析结果表明：采用厚度为12～15cm的级配碎石层和厚度为25～35cm的半刚性基层、或设置厚度为10～15cm的沥青碎石层和厚度为20～30cm的半刚性基层这两种结构,完全可以满足控制路面结构开裂的指标要求;能减少路面结构出现裂缝,延长沥青路面的结构寿命。     

防止沥青路面产生反射裂缝的浅见

从水泥级配碎石基层引起反射裂缝的原因入手,分析产生反射裂缝的根源所在,并通过在施工中采取防止反射裂缝的措施,达到减少或防止水泥级配碎石基层产生反射裂缝的目的。     

碎石基层防止和减少沥青路面反射裂缝的应用

本文主要根据半刚性基层收缩常引起沥青路面反射裂缝日益突出的问题,叙述了采用优质级配碎石作为基层的应用,使路面结构受到了防止和减少反射裂缝的效果,进一步改善了路面的使用功能。     

级配对水泥稳定碎石路用性能影响研究

高速公路在使用中,其水泥稳定碎石基层沥青路面容易产生裂缝,导致路面结构过早破坏,不得不进行修补造成大量的经济损失。但是可以调整级配来改善水泥稳定碎石基层的路用性能,通过对掺粉煤灰水泥稳定碎石进行配合比设计,得出最佳级配类型。     

级配碎石基层非线性对沥青路面结构受力的影响

目的基于级配碎石基层材料的非线性特征,研究级配碎石上基层沥青路面结构力学响应规律,进而为该种路面结构设计提供理论依据.方法通过ABAQUS有限元软件的二次开发,运用Fortran语言对级配碎石非线性本构模型进行编译,建立级配碎石上基层沥青路面结构的有限元模型.结果随级配碎石层和面层厚度的增加,级配碎石非线性沥青路面结构各结构层所受层底拉应力较级配碎石线弹性沥青路面结构都有所增加,路表弯沉变化不大.推荐在中等级交通下的面层厚度为7~15 cm,级配碎石层厚度为10~15 cm.结论应用该种路面结构时,考虑到级配碎石层非线性对该路面结构受力产生的不利影响,必须确定合理的级配碎石层和面层厚度.     

S309线临夏至大河家公路水泥稳定碎石基层的预切缝技术的尝试

水泥稳定级配碎石基层是良好的基层结构,但水泥稳定基层里的水泥收缩作用导致结构层本身产生裂缝几乎是一种通病,如何防治水泥稳定碎石基层的反射裂缝。在S309线临夏至大河家公路改建工程的基层施工通过预切缝技术预防反射裂缝进行了尝试。     

半刚性基层预锯缝及铺土工布的路面防裂措施

针对半刚性基层客易产生收缩裂缝，并容易导致面层产生反射裂缝的缺点，提出了“半刚性基层预锯缝＋土工布”防裂措施，并分析了影响预锯缝间距的因素。通过力学分析，推导了不开裂基层锯缝间距和带条土工布设计方法，并铺筑了试验路进行验证。结果表明，基层预锯缝可以延长基层开裂间距，从而减少了半刚性基层沥青路面的开裂率；在基层预锯缝处铺设60～100cm宽的土工布可以有效防止或延缓面层反射裂缝的产生。     

应力吸收防水粘结层防治反射裂缝性能的研究

为了防治旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝的产生,研发了应力吸收防水粘结层（SAWI）。该材料是一种使用高弹改性沥青、砂粒式富沥青断级配沥青混合料,具有低模量、高韧性、高粘性、防渗等特点,可以有效的吸收由于旧水泥板运动产生的应力,阻止反射应力进一步向上传递。应用APA试验结果证明其疲劳寿命是普通沥青混凝土的3.32倍;渗水系数为0,可以防止水分进入路面结构,即使面层产生了裂缝仍然可以起到防水的作用;具有很好层间结合能力, 60℃的真空毛细管粘度超过30MPa•s;具有很好的低温性能,-10℃的弯曲破坏应变是规范要求的5.36倍。该夹层结构在几条高速公路中得到了应用,防治反射裂缝效果良好。     

青藏公路沥青路面下活动层的热状态分析

在工程活动影响下,青藏公路沥青路面下活动层热状态与天然条件有着较大的差别,根据沥青路面和天然条件下活动层的热交换,活动层热交换都处于热积累过程,后者是由于气候变化的结果,同时,沥青路面下活动层的热交换远大于天然地面,在活动层中形成融化夹层。通过沥青路面下水热效应和水平热交换的分析,给出了影响沥青路面下活动层热状态的主要影响因素。     

沥青混凝土断裂性能模拟研究

沥青混凝土开裂是沥青路面的主要病害之一。采用标准半圆形弯曲梁(SCB)试验及有限元模拟对沥青混凝土断裂机理进行研究。结合内聚力单元法与随机骨料建模技术对沥青混凝土断裂行为进行模拟仿真,通过生成随机骨料模型,探究骨料随机分布对沥青混凝土断裂行为的影响。结果表明:该模拟方法考虑了骨料对裂缝扩展的影响,能够有效地预测沥青混凝土的断裂行为,对沥青路面设计具有指导意义。     

旧水泥路面沥青罩面的施工工艺及实践

根据南昌市红谷滩中心区旧水泥混凝土路面上加铺沥青罩面层的工程实施，介绍了如何处理旧水泥混凝土路面病害及接缝的施工工艺，提出预防沥青反射裂缝的措施。     

利用Cooper NU-14试验系统评价沥青混合料疲劳性能

目前国内室内疲劳试验方法主要是间接拉伸法（即劈裂试验），鉴于其在加载方式与路面实际受力状态存在较大差别、实际开裂模式与理论开裂位置经常不一致等缺陷，尝试使用一种四点弯曲疲劳试验系统即Cooper NU-14试验系统评价沥青混合料的疲劳性能。详细介绍试验设备、试件制作、试验参数的设定、试验加载整个过程。通过对采用不同沥青类型的混合料以及SMA的疲劳性能进行试验，并进行定量对比分析。数据结果表明：该试验系统能有效的评价非均匀材质的沥青混合料疲劳性能以及沥青混合料的沥青结合料性质和集料级配对混合料的疲劳性能都有非常重要的影响。     

基于力学性能和各向异性的排水性沥青磨耗层优化

为了研究排水性沥青混合料的各向异性和力学性能,对排水性沥青磨耗层进行优化,自行改装设计了车辙板渗水系数测试仪.该装置能够模拟实际雨水在路面中渗流的过程.研究对10种级配的沥青混合料进行了力学性能试验以及利用自行制作的渗水试验仪进行了渗水特性试验研究.研究结果表明,排水性沥青磨耗层的力学性能与排水性能呈负相关关系;对于同一最大公称粒径的不同级配沥青混合料,随着空隙率的增大,力学性能逐渐减小而排水性能增强;增大集料公称最大粒径,其力学性能和排水性能均有所增强.各向渗水差异性主要发生在横向渗水过程中,竖向渗水差异不大;增大排水性沥青混合料的空隙率和公称最大粒径可减小其各向异性.研究得出的最佳空隙率为18％～21％,坡度设置为1.2％～1.5％,可增强其排水性能.研究成果对排水功能性沥青路面的应用具有一定的理论与实用价值.     

高胎压下机场环氧沥青道面结构动力响应分析

新一代飞机(B787和A350/380)轮胎充气压力普遍达到了1.5 MPa,这进一步加剧了重载高胎压对沥青道面结构响应的影响,而热固性环氧沥青混合料因其优异的力学性能成为重载高胎压条件下的理想选择.基于ABAQUS建立了考虑竖向接触应力不均匀分布的机场环氧沥青道面结构动力响应三维有限元模型,并利用现场足尺加速加载试验结果对模型进行了验证.在此基础上,就接触应力分布、轮胎充气压力大小、温度场分布和道面结构材料特性等因素对道面结构响应的影响进行了分析.结果表明:不均匀接触应力增大了道面结构响应量;重载高胎压条件下,从减少车辙和开裂的角度而言,环氧沥青铺装材料较沥清玛蹄脂混合料具有更好的适用性,但要注意防止中、下面层的塑性变形累积和环氧沥青层底的弯拉疲劳开裂.     

温度作用下复合道面力学性能试验研究

为治理寒区机场跑道入口等待区复合道面轮辙病害,提出了复合道面原位加铺刚性层的处置方法。依据弹性地基梁理论制作了两种8组试块并对其分组进行了常温、高温、低温环境以及冻融循环作用后的力学试验,记录了试块破坏过程的实效模态和应变时程曲线,利用应力变化率法研究了试块的力学性能和破坏特征,对比于传统复合道面结构,分析了夹心型道面结构的优缺点。结果表明：常温环境下两种道面结构承载力接近;在高温和冻融循环作用下,夹心型道面结构上下部刚性层对中部沥青层具有保护作用,结构整体表现出较好延性;低温条件下两种道面结构中的沥青层抗裂性能变差,试块易发生整体脆性破坏;通过试件应力变化率分析可知,夹心型道面结构的承载力和延性在不同温度状况及冻融循环作用下较传统复合道面结构有所改善。特别地,相较于传统型道面结构,夹心型道面结构沥青混合料不易脱落到道面表面形成FOD,符合机场严格的FOD管理标准,表明该新型复合道面结构具有一定工程适用性。     

基于聚酯玻纤布的层间粘结力学性能研究

在道路工程中基层与面层之间设置聚酯玻纤布夹层,可以有效的延缓反射裂缝病害的发生,而夹层的黏附性影响着防治反射裂缝效果;采用斜剪试验法对聚酯玻纤布夹层的黏结力进行对比试验,分析乳化沥青、改性沥青、基质沥青等不同黏结剂与垂直、水平剪应力的相互关系,得到基层与面层最佳黏结剂的种类;通过分析不同用量的沥青黏结剂与垂直、水平剪应力的关系,构建了黏结剂滑移模型,并确定了最佳黏结剂用量,为沥青路面病害的预防提出了一种新的研究思路。