沥青加铺层温度应力研究(Ⅰ)：力学模型

研究比较了3维有限元模型、平面有限元模型和弹性地基上双层叠合梁模型在分析旧混凝土路面上沥青加铺层温度应力的适用性,指出加铺层路面结构变形视二垂直方向变形之叠加是可行的.由于旧混凝土路面接缝造成的结构间断,加铺层层底应力集中现象明显,收敛较其截面内力(弯矩和轴向力)困难,加铺层受力状况宜用其截面内力表征.调整双层梁的水平剪切变形和竖向拉压变形效应系数,弹性地基上双层叠合梁模型的加铺层截面内力计算结果与2维平面模型的结果具有很好的一致性.     

沥青加铺层温度应力研究(Ⅲ):应力分析与局部处理

研究旧水泥混凝土路面收缩与翘曲引起的沥青加铺层温度应力一般规律,分析旧水泥混凝土路面基层局部弱化或脱空、接缝两侧进行局部处理对沥青加铺层温度应力的影响.指出降低沥青加铺层温度应力最有效的工程措施是在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间的接缝两侧设置具有较低剪切模量且材料泊松比较大的局部夹层,夹层段的层间水平刚度因子λu宜小于1/20,竖向刚度因子λv宜大于1/3,局部夹层单侧宽度以0.3～0.4 m为宜.     

旧沥青层对加铺层温度应力影响的有限元分析

沥青混凝土路面的旧沥青层品质对加铺层的使用性能有重要影响，本文采用弹性三层体系模型，用有限元法分析了旧沥青层厚度，弹性模量和温缩系数对加铺层温度应力的影响。     

路面板断裂尺寸对沥青加铺层应力的影响

采用冲压技术断裂稳固路面板，再加铺沥青面层是旧水泥混凝土路面维修改造的方法之一。采用三维有限元法，分析了水泥混凝土路面板断裂尺寸与沥青加铺层的荷载应力、温度应力、耦合应力及基层顶面的压应力之间的关系，并在试验路研究的基础上，提出了旧水泥混凝土路面板合理的断裂尺寸。研究表明，路面板的断裂尺寸选择在80～100cm较为合理。     

旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力分析

本文采用平面有限元方法,根据Goodman力学模型建立旧路面与加铺层层间结合条件,计算分析了具有接缝(或裂缝)的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层在行车荷载和温度变化作用下的应力和位移状况,分析了反射裂缝产生发展的原因,以及加铺层厚度和应力消散夹层防治反射裂缝的作用,为合理地设计加铺层提供依据和计算方法。     

沥青加铺层裂纹尖端应力强度因子分析

裂纹尖端处的应力强度因子是研究裂纹扩展规律的基础,它以数值形式表征了不同裂纹尖端趋向开裂的严重程度．采用有限元方法对车辆荷载和温度作用下沥青加铺层的裂纹应力强度因子进行了分析,研究了沥青加铺层厚度、模量、初始裂纹长度、降温幅度及轴载等参数变化对加铺层裂纹应力强度因子的影响程度,为沥青加铺层防裂设计方法提供必要的理论依据．     

旧水泥路面沥青加铺层层间压应力分析

为研究旧水泥路面沥青加铺层层间压应力,建立力学模型分析了沥青加铺层及水泥板厚度、超载对层间压应力的影响.发现荷载圆中心连线上各点的压应力明显高于其他位置的压应力,最大压应力值可达到0.6MPa;随着沥青加铺层厚度的增加层间压应力呈现明显的下降趋势,当加铺层厚度为0.06m时层间最大压应力可达0.75MPa;层间压应力受水泥板厚度的影响很小;随着轮胎接地压强的增加层间压应力明显增大,当轮胎接地压强由0.7MPa增加到1.4MPa时,层间最大压应力值增加了100%,达到1.2MPa.综合分析表明,层间压应力受轮胎接地压强和沥青加铺层厚度的影响明显.     

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．     

旧水泥路面沥青加铺层底受力试验研究

为研究夹层、裂缝、加载方式对旧水泥路面沥青加铺结构沥青层底受力的影响,制作无裂缝有夹层、有裂缝无夹层、有裂缝有夹层3种试件,采用反力架装置和千斤顶施加荷载,在沥青层底粘贴应变片,通过电阻应变仪和电脑自动记录沥青层底的受力.针对各种工况,绘制了沥青层底的应力与外加荷载关系曲线,拟合了相应的数学关系式,求出了一些关键的沥青层底拉应力.研究表明:外荷载小于0.8 MPa时沥青层底受力状态较好;无缝有夹层的罩面结构沥青层底拉应力最小,加载至1.4 MPa时,层底拉应力仍然低于容许应力;当施加1.4 MPa的荷载时,夹层能减小沥青层底应力40.54%,裂缝能增加沥青层底应力46.67%,偏载能增加沥青层底应力100%.因此,旧水泥路面沥青加铺罩面工程,需要填补既有裂缝、设置防裂夹层、避免偏向受力、车辆荷载最好控制在0.8 MPa以下,才能降低沥青层底拉应力,保证工程质量.     

基于沥青加铺路面的应力吸收层指标的研究

针对旧水泥混凝土路面沥青加铺路面反射裂缝比较突出的问题,对扬州地区的典型加铺路面(328国道海宁线仪征段133K～146K和158K～163K)进行深入的调查,得出反射裂缝主要取决于接缝处治不合理和层间粘结强度不足。本文通过大量的应力吸收试验,对9种粘层沥青类型、"两油一料"的应力吸收层结构以及不同级配的应力吸收层集料的进行剪切和拉拔试验,确定了最佳的粘层沥青类型和撒布油量以及应力吸收层集料的级配类型。结果表明:壳牌沥青其作为粘结层抗剪切和抗拉拔强度最大;"两油一料"撒布时,最佳沥青撒布油量为:第一层1.0kg/m2,第三层0.5kg/m2;集料选择单一粒径粘结效果最好。     

旧水泥路面加铺橡胶沥青应力吸收层施工研究

目前工程中有用橡胶沥青应力吸收层来减少旧路面加铺沥青面层时反射裂缝的方法,但相关技术尚不成熟。本文结合国内某路的改造工程,对水泥混凝土路面加铺橡胶沥青应力吸收层的施工技术进行了系统研究,提出了从原材料制备、施工前准备和施工中控制三方面进行控制的关键技术。     

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。     

参数变化对沥青加铺层结构应力的影响分析

交通荷载及温度变化是引起旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的两大因素.交通荷载主要引起加铺层剪切型反射裂缝,温度变化主要引起加铺层张开型反射裂缝.采用三维有限元方法分析了轴载、温度变化幅度及加铺层模量、厚度等参数变化对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的荷载应力、温度应力及耦合应力的影响程度,为沥青加铺层的设计方法提供了依据.     

旧水泥板加铺沥青层设计方法研究

文章针对目前我国还没有一套成熟的加铺层设计体系,通过系统研究国内外沥青加铺层设计方法,指出了我国路面设计规范中的不足,并比较和分析了加铺层设计方法的优缺点,得出了可值得借鉴的方面;基于对沥青加铺层主要破坏形式的考虑,提出了控制反射裂缝的沥青加铺层设计方法,运用断裂力学理论和有限元建模体系,进行了算例分析,其过程简单,精确度高,可为下一步的沥青加铺层设计与施工提供理论基础。     

基于高速公路沥青加铺层结构设计方案的研究

加铺沥青混凝土面层法,又称"白+黑"法,是对原混凝土路面进行一定病害处治后再加铺一定厚度的沥青混凝土面层的改造技术.该方法能较好地改善旧混凝土路面的使用性能,同时充分利用旧混凝土路面已有的承载能力,造价低,施工方便,而且对交通和环境影响较小.本文结合高速公路的路况特点,探讨了沥青加铺层的厚度和加铺层材料的设计方法.为以后水泥混凝土路面的维修和改建方案的设计、决策提供一些有益的经验和借鉴.     

旧水泥路面沥青加铺层层间剪应力分析

为研究旧水泥路面沥青加铺层层间的剪应力状态,建立了层间力学模型,分析了不同层间状态、超重载、加铺层模量、加铺层厚度及应力吸收层模量对最大剪应力的影响. 发现层间完全连续、完全光滑时,最大剪应力分别为0.41MPa,0.43MPa;当轮胎压强从0.7MPa提高到1.2MPa时,层间最大剪应力增加了70%以上,达到0.7MPa;当应力吸收层模量为400MPa时,层间最大剪应力达到最小值,然后随着应力吸收层模量的增加剪应力也相应增加,当模量达到1000MPa时层间剪应力达到最大值. 结果表明,层间完全连续时剪应力较小,层间剪应力随轮胎压强的增大而增大,应力吸收层模量400MPa时应力削减效果最好.     

沥青加铺层改造旧水泥混凝土路面的研究

利用沥青加铺层对旧水泥混凝土路面的进行了改造,实践结果表明:该项技术能有效提高路面的耐久性和对裂缝发生、疲劳裂缝/反射裂缝抵抗能力,减轻温度敏感性,提高路面抗车辙能力。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的力学分析

以南京-连云港高速公路南京段水泥混凝土路面改造工程为研究对象，采用弹性和粘弹性理论分析了加铺层结构为4cmSMA13＋8cmSUPERPAVE25＋10cm的沥青稳定碎石LSM25沥青混凝土加铺层的受力特性。研究表明：沥青混凝土加铺层的粘弹性性质对加铺层表面的竖向位移有一定的影响，随着深度的增加，这种影响逐渐减弱；沥青混凝土加铺层的粘弹性性质对加铺层不同深度处的竖向应力的影响较小；高温稳定性是沥青稳定碎石LSM25层沥青混合料材料设计的重点；SUPERPAVE25混合料设计的重点是控制材料的疲劳性能；加铺层厚度h=19cm时，SUPERPAVE25层底拉应变最大，增加和减小加铺层厚度，SUPERPAVE25层底拉应变呈现减小趋势；随着沥青稳定碎石模量的提高，加铺层中各深度处的竖向压应变和水平方向应变明显降低。     

格栅加筋沥青加铺层结构轮载疲劳模拟对比试验

为探索格栅层位对加筋沥青加铺层结构整体疲劳寿命的影响,建立了不同加铺层结构疲劳模拟试验模型,提出基于车辙仪改进的加铺层结构疲劳模拟对比试验方法,模拟了荷载引起的沥青加铺层疲劳裂缝、反射裂缝以及其他裂缝扩展过程,最后将试件制成30 cm×10 cm×10 cm的棱柱体小梁,对不同格栅设置层位及不同锯缝深度的加铺层结构进行试验。结果表明:在轮载作用下,不论试件底部有无锯缝,沥青层表面首先出现裂缝,且基本上与格栅的设置无关;锯缝深度及格栅的设置层位对加铺层的疲劳寿命影响较大,当加铺层较薄时,格栅设置于加铺层的底部效果较好,当加铺层较厚时,格栅之下设有一定厚度的调平层较好。     

旧水泥路面与沥青加铺层间粘结性能

为了防止反向裂缝,在旧水泥路面与沥青加铺层之间铺设土工布防裂层,土工布的加铺对层间粘结性能会产生负面影响.采用压剪试验方法研究了土工布及其浸油量、旧水泥混凝土表面处理、粘结材料种类等因素对旧水泥混凝土与沥青面层之间粘结性能的影响规律.结果表明,采用高粘度改性沥青、增加旧水泥路面粗糙度、提高路面压实度可明显改善旧水泥路面基层与沥青面层之间的界面粘结性能,研究结果可为旧水泥路面改造工程的粘结 层设计提供依据.