采用贫混凝土基层的水泥混凝土路面厚度优化

采用贫混凝土基层的水泥混凝土路面是解决重载交通的一种理想路面形式。贫混凝土基层与水泥混凝土面层的不同厚度组合会对路面荷载应力产生较大的影响,考虑实际路面的各种要求,提出了厚度优化的数学模型。利用三维有限元模型,根据在不同结构形式下的合理目标函数,分析了最佳的厚度组合比。     

级配碎石基层沥青路面合理沥青层厚度

为得到适用于级配碎石基层沥青路面的合理沥青层厚度,当级配碎石基层厚度为20cm时,利用BISAR 3.0程序计算不同沥青层厚度(4~36cm)路表和面层底部应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层内不同深度剪应力,进一步根据不同结构层的应力应变疲劳极限确定不同沥青层厚度级配碎石基层沥青路面结构疲劳开裂、永久变形和车辙的病害状况,根据路面结构使用性能和耐久性实现沥青层厚度的优选。为验证薄沥青层级配碎石基层路面结构力学响应和长期使用性能,采用足尺路面加速加载试验(APT),对5cm沥青层厚度路面结构的力学响应、长期使用性能及病害特征进行验证。结果表明:当级配碎石基层厚度为20cm时,沥青层不宜过薄,沥青层厚度h15cm时易产生过大的路表永久变形和自上而下的疲劳开裂;沥青层厚度为5~18cm时,存在较大的面层层底拉应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层最大剪应力的不利受力组合;沥青层厚度h1≥34cm时,可满足长寿命沥青路面的使用要求;若条件受限时,宜保证沥青层厚度h1≥18cm;由APT试验结果可知,沥青层厚度为5cm时,沥青层层底拉应变计算结果、路面结构剪应力计算结果与试验路实际使用状况基本符合,路面结构主要病害为车辙和永久变形,疲劳开裂并不明显,但路基顶面压应力计算值偏小,该值不宜作为路面结构设计依据。     

刚性路面柔性联接层有限元分析

基于中国半刚性基层水泥混凝土路面的使用经验,通过增加柔性联接层对现有路面结构进行改良,从而改善半刚性基层水泥混凝土路面的受力状态.利用有限元方法,建立加铺柔性联接层的水泥混凝土路面结构的3D有限元模型,对不同联接层材料模量和厚度情况下的路面各结构层进行力学分析.研究结果表明:半刚性基层自身变形随联接层厚度增加而递减,面层变形基本不受影响;水泥混凝土面板板底最大拉应力随联接层模量的增大逐渐减小,而半刚性基层和联接层层底拉应力逐渐增加;以上各结构层的变形能力和力学性能随联接层厚度和模量变化而变化的规律,为确定联接层合理的层厚和材料参数提供了一定的理论基础.     

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。     

压浆处治对旧水泥混凝土路面板力学响应影响的数值模拟

为进行压浆处治后水泥混凝土面板力学响应分析,使用三维有限元软件建立板底压浆处治模型,根据数据绘制应力和挠度与其相关影响因素的变化关系图,系统分析了压浆尺寸、压浆厚度和压浆模量三个压浆参数,以及面层厚度、基层厚度、基层模量和荷载大小四个结构参数对压浆处治路面板力学行为的影响。结果表明:当压浆厚度和压浆尺寸较小时,对水泥混凝土面板力学行为影响较大且占主导地位的是压浆尺寸;当荷载从100 kN增加到180 kN时,水泥混凝土路面板的应力增幅在80%以上,说明荷载大小的变化对水泥混凝土路面板影响显著;在压浆处治过程中,当压浆模量大于基层模量时,其处治效果较好,但当压浆模量逐渐达到1 000 MPa,压浆处治效果作用缓慢,材料性能得不到充分利用。     

基于MMLS3的沥青路面结构模型的尺寸研究

通过在室内试槽中铺筑并振动碾压成型路面结构模型,然后使用小型加速加载试验设备1/3行车荷载模拟系统(MMLS3)进行加载,采集结构内多点的应变并加以分析,据此判定结构模型的合理尺寸.目前主要对水泥稳定碎石基层沥青面层结构模型进行了测试.初期试验结果表明:在荷载影响区内,沥青层底的任一点上的横向拉应变远大于纵向的应变;随着荷载的移动,纵向应变发生压-拉-压的变化,横向应变始终为拉应变;根据面层底的应变分布情况,考虑到MMLS3轮载的特点,建议结构模型的纵向尺寸不少于100~120cm,横向尺寸不少于50~60cm.     

沥青路面结构永久变形环道试验研究

为了分析厚沥青层的柔性基层和半刚性基层沥青路面在轮载作用下各结构层永久变形发生发展的规律,通过在50～60 ℃高温下进行的室内大型足尺环道路面加速加载试验,测试了不同轮载作用次数下沥青路面各结构层的永久变形.环道试验测定结果表明:对于本试验三种沥青层厚度超过20 cm的沥青路面结构,土基对车辙的影响很小,级配碎石柔性基层和水泥稳定碎石半刚性基层对车辙的影响也很小,路面永久变形主要发生在20 cm深度范围的沥青层内.     

环氧沥青道面高温足尺加速加载动力响应

利用MLS66加速加载试验系统对某军用机场试验段2种典型的环氧沥青道面进行足尺加速加载试验.考虑到高温环境影响,将道面加热至60℃,研究2种道面的环氧沥青面层以及沥青混凝土下卧层的动力响应特性.环氧沥青面层响应在加载初期均为拉压交替变化,而加载后期半刚性基层道面以拉应变为主,复合道面以压应变为主;沥青混凝土层均以压应变为主.通过响应结果分析可知,在高温条件下受沥青黏弹性和流变性影响,道面的力学行为和状态随加载次数的增加发生变化;不同力学响应导致环氧沥青道面结构高温条件破坏机理不同,因而设计控制指标亦不同,复合道面控制压应变,半刚性基层道面控制拉应变.     

双层水泥混凝土路面结构临界点位置分析

针对我国水泥混凝土路面刚性、半刚性材料作为基层大量使用的情况,基于弹性地基上不等平面尺寸双层结构模型,采用3维20节点实体单元,讨论了轴载作用下水泥混凝土路面结构(面层和基层)最大荷载应力点的位置、大小和对应的荷位,多轴荷载对最大荷载应力位置和大小的影响,以及移动轴载作用下的最大荷载应力影响线;分析了轴载作用于不同荷位时,基层有无超宽对面层、基层自身最大荷载应力的影响,以及轴载向面层内侧移动时路面结构最大荷载应力的变化规律;讨论了温度翘曲和荷载作用的耦合效应.研究结果可用于确定水泥混凝土路面结构临界点的位置.     

过渡层的分离破坏对混凝土路面结构的影响

从水泥混凝土路面施工的实际出发,通过面层与基层接触状况调查分析,在混凝土面层形成后,面层和基层的分离过程发现,实际水泥混凝土路面结构的上基层表面并不是上基层施工完成后形成的自然施工表面,在混凝土面层和上基层间存在着薄弱过渡层.从断裂力学出发对过渡层的分离破坏过程进行了分析,提出了面层与基层相互影响的3种基本破坏形式,分析了3种基本破坏形式对普通水泥混凝土路面的影响.     

MMLS3加速加载试验模型路面结构相似性设计

通过相似理论和模型设计方法,分析研究了MMLS3室内加速加载试验模型路面结构的理论设计参数和设计方法,对原型路面结构进行缩放设计以满足室内MMLS3加速加载试验。并通过BISAR理论计算对其进行验证。研究结果表明,为获得与原型路面相似的力学性能,缩放后的路面结构模型必须保持各层材料与原型路面结构相同,各层厚度为原型路面的1/3,荷载为标准轴载的1/9。通过BISAR进行理论计算分析,可以确定模型路面的平面上最小尺寸应为100cm×100cm。     

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.     

浅议水泥混凝土路面施工

1．水泥混凝土路面概念 水泥混凝土路面是指水泥混凝土板作面层的路面,由面层、基层、垫层、路基、路肩和排水设施等组成。水泥混凝土面层直接承受行车荷载的作用和环境．应具有较高的抗弯拉强度、耐久性、耐磨性和抗滑性。     

基层厚度对水泥混凝土路面疲劳应力的影响分析

在水泥混凝土路面中,基层厚度和板厚均对路面的结构设计产生影响.通过分析不同板厚和基层厚度对路面荷载疲劳应力、温度疲劳应力的影响,认为通过加强基层来减薄路面板厚度是不经济的,合理的基层厚度应根据设置基层的目的与要求,通过经济比较确定.     

贫混凝土基层与水泥混凝土面板层间界面抗剪特性研究

为了得到贫混凝土基层与水泥混凝土面层层间界面的抗剪特性，通过大量的室内直剪试验来模拟路面结构的实际工作环境，模拟了三种不同的层间接触状况，分析了贫混凝土基层与水泥混凝土面层的界面抗剪特性，得到了不同接触状况下的粘聚力和内摩擦角的变化规律。研究结果表明：贫混凝土基层与水泥混凝土面层的层间接触状况对路面结构的抗剪性能具有显著的影响，综合摩擦系数较好地反映了这一变化特性，研究可为贫混凝土基层水泥混凝土路面的设计提供理论依据。     

考虑基层超宽的水泥混凝土路面荷载应力计算

依据Winkler地基不等尺寸双层板模型,采用有限元法,考虑基层超宽,分析了水泥混凝土路面面层和基层结构荷位临界点的位置;给出了不同轴载作用下,面层和基层结构荷位临界点的荷载应力计算式,研究发现随着基层超宽,纵缝中部面层荷载应力降幅在0~38%,横缝下基层荷载应力降幅为0~42%,纵缝中部下方基层荷载应力在垂向上由0逐渐增大,在平行方向上先增大后下降.此外,提出了当量轴重系数的概念,探讨了面层和基层多轴车当量轴重系数的变化规律.     

基于薄板单元的水泥混凝土路面荷载应力分析

将刚性、半刚性基层上水泥混凝土路面结构简化为弹性地基上不等平面尺寸双层结构模型,在轴(轮)载作用下,采用薄板单元,讨论了模型网格划分和计算精度的关系.研究了移动轴载作用下路面结构最大荷载应力大小和位置的变化规律.分析了基层超宽对面层和基层自身最大荷载应力的影响,基层超宽降低了面层的荷载应力,幅度为0～33%;但基层自身荷载应力明显增大.比较了采用薄板单元及实体单元时面层和基层最大荷载应力的差异,当面、基层厚度增大时,采用薄板单元得到的面层荷载应力偏大0～20%;而基层荷载应力偏小2%～30%.给出了标准轴载作用于纵边中部荷位的荷载应力修正系数.     

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。     

浅谈阳阳高速土工布隔离层排水设计和施工技术要求

由于阳阳高速项目位于亚热湿润气候区,为了防止基层的冲刷,必须采用合适的隔离层进行设计和施工。为了更好的指导设计和施工,本工程确定K25+700～K28+700路段右幅作为土工隔离层试验段,面层为28cm水泥混凝土路面,现分别从优化设计、材料性能、施工技术方面对该工程试验路土工隔离层进行初步探讨。     

水泥稳定全深式就地再生基层适应性的探讨

针对水泥稳定全深式就地再生基层,设计4种旧沥青面层与半刚性基层铣刨料掺配比例方案,通过室内试验与工程现场试验,对水泥稳定全深式就地再生基层厚度与旧沥青面层掺量的关系进行了探讨.研究结果表明:当原路面基层顶面弯沉值大于100(0.01mm),旧沥青面层占再生基层质量比例低于27%时,全深式就地再生基层的厚度应控制在18~25cm;当原路面基层顶面弯沉值在80~100(0.01mm),旧沥青面层占再生基层质量比例在27%~50%时,全深式就地再生基层的厚度应控制在15~22cm.根据旧沥青面层掺量对水泥稳定全深式就地再生基层的厚度进行控制,保障再生基层质量.