基于实测高程和整车模型的沥青路面平整度力学预估方法

为准确预估沥青路面平整度的发展以确定其预防性养护的时机,考虑沥青路面永久变形与车辆动荷载的相互促进作用,建立沥青路面平整度理论预估方法。在车辆动力学仿真软件TruckSim中,考虑车辆的倾覆、转动以及轮胎的特性,采用Convey Van整车模型,公路中线设置为直线,根据输入的中线各点的高程数据得到其真实断面,路面的摩阻系数设置为常数,分析了以80km/h速度行驶的车辆对沥青路面施加的动荷载,并根据沥青路面永久变形进行轴载的等效换算。利用BISAR软件,采用分层总和法计算路面的永久变形。将实测的路面高程数据减去路面的永久变形量,即为一年后的路面高程,每年重复以上的过程。对于1/4车辆模型,采用传递矩阵法,计算出了变量传递矩阵和系数矩阵,结合VB程序计算得出沥青路面每年的国际平整度指数。综合以上过程,给出了平整度预估步骤和算例。结果表明:变量传递矩阵和系数矩阵的误差在容许的范围内,考虑动荷载和永久变形的相互促进作用建立沥青路面平整度预估模型是可行的,路面的平整度逐年变差且平整度衰减的速率逐年变大;该力学预估方法基于路面高程模型和车辆模型,与实际工况比较吻合,预估结果准确可靠,有助于准确确定沥青路面预防性养护的时机。     

基于平整度的沥青路面剩余寿命预估方法

根据Sayers M W理论和路面平整度实测结果,建立了模拟路面不平度的正弦波路面模型;基于运动车辆与不平度路面的相互耦合作用,利用复模态理论和Matlab、VC++编程语言,对路面不平度引起的车辆动荷载进行了分析和求解;考虑荷载和环境的综合作用,结合某高速公路路面不平度检测结果,通过修正壳牌永久变形理论,研究了路面平整度衰变规律;以此为基础,构建了某高速公路沥青路面平整度的预测模型。结果表明,应用该模型能够较为准确地预测沥青混凝土路面的剩余使用寿命,可为路面管理的科学决策提供依据。     

沥青路面施工平整度控制探讨

随着社会的不断发展,人民生活水平的不断提高,现在已经有越来越多的地区开始使用沥青路面,以提高行车舒适性及安全性。沥青路面的平整度是路面使用寿命和行车舒适性、安全性的重要指标,现在国家对于沥青路面的平整度非常关心,因为路面的平整度是评价路面是否合格与能否长时间使用的标准,路面的平整度在路面工程中占有重要的位置,路面的平整度在车辆的行驶过程中起着至关重要的作用,它影响着车辆的行驶速度和车辆的行驶功能,下面,笔者就沥青路面施工平整度影响的一些因素向大家做出详细的介绍。以便帮助大家了解沥青路面的施工平整度的问题。     

典型沥青路面动态应变响应特性及疲劳寿命分析

针对半刚性路面(S1)、倒装式路面(S2)、组合式路面(S3)开展三维有限元计算,分析其面层底动态应变的空间分布特性及车辆荷载参数对沥青路面动态应变响应的影响规律;同时,基于应变响应及沥青层疲劳预估方程,对比不同类型路面的疲劳寿命.结果表明:行车荷载在沥青路面面层层底平面所引起的拉应变主要集中在轮印作用区域,其由应变值所表征的最不利位置出现在轮印面积中心;车辆动载条件下的应变响应量小于静态荷载模式,其中,S2的动、静力差异性表现尤为显著;随着轴质量的增加,面层底动态应变逐渐增大;而随着车速的提高,应变响应量逐渐减小;随着轴质量的增加,沥青层疲劳寿命急剧减小;在行车安全的前提下,合理提高车辆行车速度有利于提高沥青路面使用寿命,3种路面的面层疲劳寿命排序为S1>S3>S2.     

考虑层间状态的横观各向同性沥青路面力学分析

沥青路面层间粘结状况的好坏对路面结构的力学响应具有较大影响。利用有限元软件ANSYS,将沥青混合料考虑为横观各向同性材料,计算了沥青路面在不同温度场与车辆荷载等作用下的关键力学指标响应,分析了层间接触状态和面层沥青混合料水平与竖向模量比对路面结构的力学响应影响规律。研究结果表明,利用接触模型计算出的关键力学指标比连续模型要大,尤其接触条件不好时更为显著。接触状况对沥青层层底拉应力、拉应变的影响比较明显,而路表弯沉、面层内最大剪应力对层间接触状态的变化则不太敏感,面层模量比越小,面层结构层强度就越低,在接触状态不好时容易导致面层承载能力不足。研究成果为科学的解释沥青路面在不同环境温度与车辆荷载综合作用下的破损特征与行为机理提供了理论依据,对进行沥青路面寿命预估和路面性能评价提供了帮助。     

浅谈高速公路沥青混凝土路面平整度的控制

沥青面层是位于路面基层上最重要的路面结构层,它直接承受车轮荷载和大气自然因素的作用,应具有平整、坚实、耐久及抗车辙、抗裂、抗滑、抗水害等多方面的综合性能。路面平整度是评定沥青路面使用品质的重要指标,路面平整度的好坏,不但直接关系到行车的安全、舒适和车辆的行驶性能以及营运经济,而且路面的不平整,使行驶车辆的附加振动作用又反过来对路面施加冲击力,从而加剧路面的损坏。本文以近年我省高速公路路面施工经验为基础,从施工的角度对影响高速公路沥青路面平整度的有关因素进行探讨。     

柔性路面粒料层的永久变形计算

基于重复动三轴试验结果,运用Kenlayer程序计算和1stopt统计分析软件进行非线性回归拟合,建立了一种在车辆重复轴载作用下的柔性路面粒料层永久变形量计算方法,并引入现场修正系数对室内永久变形量预估模型进行修正.结果表明,柔性路面粒料层的永久变形量可通过所提出的回归方程直接计算,并可将其用于中国沥青路面车辙预估.     

基于COMSOL的沥青混凝土路面车辙预估

模拟了基质沥青路面和高模量沥青路面在高温温度场下的蠕变,借助有限元软件(COMSOL)引入温度场和受温度诱导的蠕变模型,对基质沥青混凝土路面和HMAC(高模量沥青混凝土)路面进行热辐射和固体力学耦合作用,分析对比其在车辆荷载作用下的永久变形,研究外界环境温度、太阳辐射和车轮荷载等因素对路面车辙变形发展的影响,能够对路面车辙深度进行精确地预估,研究分析车辙产生的蠕变变形,针对路面车辙提出合理的防治措施,减小路面永久变形,为路面的材料选择和结构优化提供参考价值,延长沥青路面使用寿命.     

车辆随机及移动荷载作用下路面动态响应

为了探讨车辆随机动荷载对道路破坏的影响,基于二自由度1/4车辆振动模型,采用MATLAB/SIMULINK软件模拟得到车辆对路面作用的动荷载,采用ANSYS/APDL二次开发技术建立半刚性沥青路面三维有限元分析模型并实现随机动载加载,计算分析了路面在车辆随机动载作用下的动态响应规律,并与移动恒载计算结果进行比较。研究结果表明:随机动载与移动恒载作用下路面固定位置处的应力时程变化规律相似,而路面各层的应力极值波动情况明显不同,相对于固定位置处节点应力时程分析,路面各层的应力极值分布可以较好地反映车辆荷载的随机特征;随机荷载下路面各层的应力极值波动频率与所施加的动荷载波动频率相似,而且随着路面深度的增加,应力波动效应降低;随机荷载下路面应力响应数值大于移动恒载值,且随着路面不平度的增加应力响应数值变大,即在良好路面上随机荷载应力响应与移动恒载数值比较接近。     

城市道路地下管道对沥青路面结构影响的力学分析

文章通过典型沥青路面结构的三维有限元数值模拟,分别计算了在路面重力和车辆荷载作用下,地下管道埋深以及回填土模量变化对沥青路面的影响规律.在沥青路面自重荷载作用下,由于地下管道和沟槽的存在改变了道路结构的局部刚度,路表产生了差异沉降;在车辆荷载的作用下,分析了不同管道埋深和回填土模最对路面沉降和内力的影响规律,为市政道路...     

动荷载作用下沥青路面的表面裂缝扩展研究

【目的】研究沥青路面表面裂缝在动荷载作用下的扩展行为,分析完整沥青路面结构和含表面裂缝结构的负荷响应,探讨应力强度因子K₂随着荷载变化的规律,以及表面裂缝在扩展过程中K₂的敏感性,为公路工程中路面结构抗裂设计提供一定理论依据。【方法】应用有限元软件ABAQUS建立沥青路面表面裂缝结构模型,基于动力学理论对交通荷载作用下沥青路面结构进行数值计算。【结果】动荷载作用下,完整沥青路面的表面弯沉较静态荷载有所减小,随着裂缝扩展深度的增大,弯沉值会逐渐增大; 动应力强度因子K₂的变化曲线较荷载变化曲线具有一定的滞后性,且最大值大于静态荷载下K₂的值; 表面裂缝向下扩展过程中,K₂在扩展前期增长速率较快,扩展至面板厚度一半后,K₂的增长速率逐渐放缓; 减小面层模量、增大基层模量和厚度,能够较好地抑制表面裂缝的扩展,其余参数则影响较小; K₂随着行车荷载的增大呈线性增长趋势,裂缝扩展越深K₂增加越显著。【结论】延长含表面裂缝的沥青路面结构的使用寿命,较好的方法是减小面层动态模量,适当增大基层的动态模量以及增大基层的厚度。     

实桥加载下钢桥面沥青铺装层应变动态响应

为获取钢桥面沥青铺装结构的实际力学响应情况,对上海市昌吉东路大桥进行梁式桥实桥加载试验,分析了沥青铺装层(沥青玛蹄脂与环氧沥青混合料)不同层位在匀速、刹车动载作用下的纵横向应变,研究表明,路表处应变最大,为最易破坏部位;同一测点应变在匀速及刹车时具有相同的响应状态;纵向动态应变具有压拉交替及波动特性,横向动态应变仅具有波动性;动态应变随深度、车速增大及轴重减小而呈减小趋势;同一层位横向应变大于纵向应变,且前者幅值较后者对影响因素更为敏感;动态应变及其幅值对轴重、车速的敏感程度均自上而下减小;动载瞬间应变与静载应变间差异视层位不同而异.结果可为后续钢桥面铺装结构设计及材料选择提供参考.     

软土地基上沥青路面在行车荷载作用下的动力分析

近年来,许多学者对行车荷载作用下柔性路面的动力响应开展了研究,但大部分的研究主要集中在分析柔性路面结构中面层材料和基层材料对路面动力响应的影响,很少有研究考虑到了地基土层,尤其是软土地基对路面结构疲劳和车辙的影响.重点分析了在行车荷载作用下,建造在软土地基上柔性路面的的动力特性,应用ABAQUS中的隐式动力有限元法,充分考虑地基土的弹塑性特性,对车辆单次加载作用下路面结构的特性以及多次加载作用下路面结构的累积变形进行了分析和探讨.     

沥青路面三向应变响应现场实测研究

沥青路面动态应变测试是掌握结构内部真实受力状态的有效手段。与单点单一方向应变测试方法不同,设计了沥青路面三向应变的测试方法,并给出了现场布设工艺;最后,进行了不同荷载条件下的动态应变现场实测结果的初步分析。结果表明,沥青路面现场三向应变测试提供的信息丰富,测试结果中能够看出沥青路面具有粘弹特性;不同荷载条件作用下,路面结构的应变响应具有显著的差别,基本随着车辆速度的增大而减小。最后,给出了沥青路面应变现场测试的建议及进一步的研究方向。     

新疆荒漠区沥青面层疲劳寿命分析

针对新疆荒漠区典型沥青路面结构,采用现场原型车辆加速加载试验手段,分析新疆荒漠区不同路面结构在实际路面荷载工况下,对沥青面层疲劳寿命的影响。结果表明:现场原型车辆加速加载作用下沥青路面层底最大拉应变随着时间的增长而增大,且与时间的数学模型关系为相关性较大的对数函数关系;当超载率从0.31%~39.84%时,沥青面层底拉应变急剧增加,从而加速了沥青路面疲劳破坏进程;同时,超载越严重沥青路面结构设计对增加路面疲劳寿命的影响就越小。     

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.     

不同形式路面表面功能对比研究

为改善路面行车舒适性与安全性,采用手动铺砂法、动态摩擦测试仪法、车载声强(OBSI)轮胎/路面噪声测试法对于横向刻槽、纵向刻槽、露石、金刚石研磨水泥混凝土路面、开级配沥青混凝土路面的构造深度、动态摩擦系数、轮胎/路面噪声进行了对比研究。结果表明:纵向刻槽水泥混凝土路面构造深度大于露石、金刚石研磨、横向刻槽水泥混凝土路面。车速增加,路面动态摩擦系数不断减小,其中纵向刻槽路面的动态摩擦系数稍高于横向刻槽及金刚石研磨路面。同时开级配沥青混凝土路面比刻槽、金刚石研磨、露石的混凝土4个形式路面的噪声水平降低5~10 d B,其降噪效果良好。     

温度场及非均布移动荷载作用下

为研究路面结构实际温度场对沥青路面结构动力响应的影响,基于路面结构温度场现场实测数据及室内实际路面材料动态模量试验结果,建立温度场分析和非均布移动荷载作用下沥青路面瞬态动力分析三维有限元模型,分析路面结构在实际温度荷载作用下的动力响应规律,并与传统的等温结构模型动力响应结果进行对比分析.结果表明,层底控温方法模拟出的温度场可用于分析夏季高温时段和低温时段沥青路面的实际动力响应;夏季一天中高温时段,等温模型高估了竖向应变及上、下面层的剪应变,低估了中面层的剪应变;夏季一天中低温时段,沥青路面的实际动力响应大于等温模型的计算值,等温模型低估了温度分布对沥青路面车辙和开裂的影响.     

基于FWD荷载下的沥青路面实测动力响应分析

沥青路面基于高度条件和重载作用,其受力状态以及静载模式下的受力条件都会产生极大差异.通过试验分析基于动载激励条件下沥青路面的动态响应规律,在此基础上分析沥青路面的损害机理.为研究动态荷载作用下沥青路面的实测动力响应,基于实际工程,构筑了3种典型的沥青路面,采用FWD(落锤式弯沉仪)分析沥青路面的动态弯沉盆特性,通过动态应变传感器,得到基于动态荷载下的层底弯拉应变响应.结果表明:沥青路面结构的动态响应随FWD荷载的变化表现出非线性特性,3种沥青路面结构的面层底具有较低的应变状态,且几乎不对路面累计疲劳造成损伤,相对于横向应变,具有较大的纵向应变能力.