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.     

浅谈半刚性基层路面早期破坏的防治措施

本文从我国高等级公路半刚性路面的早期破坏形式入手,分析了半刚性路面早期破坏的原因,提出了解决半刚性路面早期破坏的根本性措施——采用沥青稳定碎石基层,改善路面结构组合。通过对国外主要国家路面结构组合设计的分析,提出了我国三种柔性路面结构组合,并给出了我国沥青稳定碎石基层马歇尔配合比设计标准和密级配沥青碎石级配范围的建议。     

浅谈半刚性路面早期破坏防治措施

从我国高等级公路半刚性路面的早期破坏形式入手,分析了半刚性路面早期破坏的原因,由此提出了解决半刚性路面早期破坏的根本性措施——采用沥青稳定碎石基层,改善路面结构组合。通过对国外主要国家路面结构组合设计的分析,给出了我国3种柔性路面结构组合,并给出了我国沥青稳定碎石基层马歇尔配合比设计标准和密级配沥青碎石级配范围的建议。     

多年冻土地区沥青路面结构响应分析

采用ABAQUS软件进行了多年冻土地区不同沥青路面结构响应分析.分析结果表明,路基融沉深度决定了路面位移的大小,路面结构形式对路面位移影响不大,而路面基层底部拉应力主要受路面结构形式影响.随着融沉深度增加,路面位移显著增加.级配碎石基层路面层底拉应力最小,沥青稳定基层路面层底拉应力与其相当,而半刚性基层路面层底拉应力最大.考虑到级配碎石基层的强透水性、低抵抗重载交通能力等缺点,提出沥青稳定基层更适合于多年冻土地区.     

基于水-热-力耦合作用的冻土区CRCP路面应力特性

为了研究多年冻土区地基融沉效应对路面结构应力状态的影响,基于水-热-力耦合作用理论,利用COMSOL有限元软件建立了冻土区连续配筋混凝土路面(CRCP)有限元模型,研究了基层与底基层材料参数、面板厚度与模量、配筋率对CRCP路面结构组合应力的影响,提出了适用于多年冻土区CRCP路面的合理结构形式.结果表明,地基融沉效应对于CRCP路面结构应力影响显著.融沉效应和车辆荷载耦合作用下,板内最大主应力随时间推移逐渐变大.板内最大主应力随面板、基层和底基层的厚度增加而减小,随各层模量的增加而增大,但配筋率的变化对其无影响.考虑融沉效应时,CRCP路面板+水泥稳定碎石+石灰土的路面结构较适宜于多年冻土区,可为多年冻土地区CRCP路面结构设计提供参考.     

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.     

水泥砼路面反射裂缝防治

随着我国公路建设事业迅速发展和水泥混凝土路面里程不断增长,路面病害问题日益突出,养护维修工作日益繁重。水泥混凝土路面在使用过程中,出现了磨光、露骨、错台等病害,为提高水泥混凝土路面的路用性能,以旧水泥路面作为刚性底基层,加铺沥青碎石柔性基层,再加铺沥青混凝土面层的结构形式来延长路面的使用寿命。沥青混凝土加铺层的关键作用是减少或延缓反射裂缝的发生,防治反射裂缝通常采取铺筑沥青碎石柔性基层。     

低水泥剂量稳定级配碎石基层典型结构分析

目的找寻适应不同交通等级的合理的低水泥剂量基层沥青路面结构.方法拟定低水泥剂量级配碎石基层沥青路面结构,利用有限元软件计算以低水泥剂量稳定级配碎石取代半刚性基层后对弯沉、沥青层底拉应力等设计指标的影响,并结合交通荷载分析各结构层厚度组合合理性.结果轻交通等级下,推荐使用5 cm普通沥青混凝土面层+22 cm水泥质量分数为3%的低水泥剂量稳定级配碎石单基层;中交通等级下,推荐采用上基层厚度大于15 cm的水泥质量分数为2.5%的低水泥剂量稳定级配碎石,半刚性下基层厚度至少为20 cm结构组合形式;重交通等级下,推荐采用15 cm水泥质量分数为2.5%的低水泥剂量稳定级配碎石上基层和15 cm+20 cm半刚性双基层结构组合.结论在重、中交通荷载作用下,合理的低水泥剂量级配碎石基层能够在防治反射裂缝同时,较好地满足交通荷载需求.     

水泥砼路面反射裂缝防治

随着我国公路建设事业迅速发展和水泥混凝土路面里程不断增长，路面病害问题日益突出，养护维修工作日益繁重。水泥混凝土路面在使用过程中，出现了磨光、露骨、错台等病害，为提高水泥混凝土路面的路用性能，以旧水泥路面作为刚性底基层，加铺沥青碎石柔性基层，再加铺沥青混凝土面层的结构形式来延长路面的使用寿命。沥青混凝土加铺层的关键作用是减少或延缓反射裂缝的发生，防治反射裂缝通常采取铺筑沥青碎石柔性基层。     

考虑孔隙水压力不利影响的沥青路面结构组合分析

为研究水对不同路面结构的影响程度,基于多孔介质理论,选取16种典型高速公路沥青路面结构组合方案,建立动载作用下饱水沥青路面有限元模型,对路面结构内部层间最大孔隙水压力进行分析,并以孔隙水压力不利影响最小化建议适用于不同地区沥青路面结构的组合方案.结果表明,方案八(OGFC-13+AC-20+ATPB-25+水泥稳定碎石+级配碎石)的路面结构孔隙水压力最小;设置ATPB路面结构层能够有效减小孔隙水压力;贫混凝土作为基层的孔隙水压力较水泥稳定碎石的小.据此建议:在我国南方多雨地区,采用方案八的结构组合方案;在我国少雨地区,采用AC型沥青混合料为表面层和二灰土为基层;在我国降雨集中、重交通且经济较发达地区,采用SMA为表面层和贫混凝土为基层;重点考虑沥青路面水损坏时,需综合不同的路面结构方案确定底基层类型.     

半刚性基层材料疲劳试验

为研究半刚性基层材料的组成与疲劳性能间的关系,对几种代表性半刚性基层材料进行疲劳试验研究。通过对骨架密实水泥稳定碎石、悬浮密实水泥稳定碎石、骨架密实水泥粉煤灰稳定碎石和悬浮密实水泥粉煤灰稳定碎石梁试件进行三分点加载疲劳试验,得到室内疲劳预估模型,并进一步分析了材料组成对疲劳性能的影响。研究结果表明：骨架密实结构水泥稳定碎石疲劳性能普遍优于悬浮密实结构水泥稳定碎石;水泥粉煤灰稳定碎石的疲劳性能优于水泥稳定碎石;增加结合料剂量使得材料疲劳敏感性增加,但实际承载能力提高;级配稍细的骨架密实结构半刚性基层材料疲劳性能较好。     

水稳碎石基层裂缝的成因及防治

水泥稳定碎石基层是根据水泥、碎石、砂和水按一定比例进行配制的路面结构层承重结构,也是底基层与路面两层的中间结构,它具有强度高、水稳定性好的优点.但它和水泥砼路面一样施工工艺要由于水泥稳定碎石具有强度高且水稳定性好的特点,水泥稳定碎石结构作为高等级路面的基层,得到了越来越广泛的应用,且取得了较为丰富的经验.但由于其结合料为水泥,施工工艺要求较高,而且需要较好的施工管理环境,否则藐极易产生早期裂缝.本文从原材料、施工及养护管理等方面的提出了综合的防治措施,以保证公路路面的正常使用.     

长寿命沥青路面结构组合的有限元分析

采用实测轮胎荷载建立有限元模型,分析了满足长寿命路面要求的沥青路面结构组合.首先提出采用最大剪应力包络线来代替剖面线.其次,对3种不同类型结构组合原则进行了探讨.通过计算,提出了柔性基层薄面层结构不宜采用高模量混合料.认为厚沥青层结构采用高模量层对整个结构的抗剪是有利的,中间层模量2000～3000MPa、基层模量1000～4000MPa时结构受力较为均衡,建议下基层或垫层采用高质量的级配碎石层或者添加微剂量的稳定材料.对于半刚性基层结构,中间层模量和基层模量可以适当提高,但不能太大.研究最后认为,无论采用哪种结构,从满足长寿命要求的角度,建议结构组合设计时采用厚面层设计.     

基于横观各向同性碎石底基层沥青路面结构分析

基于所建的横观各向同性层状弹性体系解,使用编制的基于该理论解的路面结构分析程序ANISOLAYER,分析了碎石材料横观各向同性特性对碎石底基层半刚性沥青路面结构的影响,对于软土地基来说,起到一定的加筋作用,随着粒状类材料水平模量的减小,可有效地降低半刚性基层底部的拉应力,使路面结构的受力状况更加符合实际,而且从路表弯沉、沥青层底部拉应变、半刚性基层底部拉应力以及路基顶部压应变来看,都使路面的寿命减小。     

填充式大粒径水泥稳定碎石基层方案设计

20世纪90年代以来,随着我国经济不断发展,基础设施大力建设,水泥稳定碎石半刚性基层+两层或三层沥青面层逐渐成为道路结构层的主流形式,在我国公路及城市道路路面,特别是高等级道路建设中得到了广泛应用。然而传统半刚性基层在温度或湿度变化时易产生温缩裂缝和干缩裂缝,继而向上传递反射,形成反射裂缝,导致路面损害。近年来,国内提出了采用填充式大粒径水泥稳定碎石基层以克服路面裂缝、提高路面结构耐久性。本文通过介绍填充式大粒径水泥稳定碎石基层方案设计,为其在城市道路建设中的应用提供经验和参考。     

论水泥稳定碎石基层裂缝产生原因及防治措施

水泥稳定碎石基层是根据水泥、碎石、砂和水按一定比例进行配制的路面结构层承重结构，也是底基层与路面两层的中间结构，它具有强度高、水稳定性好等优点，本文结合湖南省娄底至新化高速公路路面工程事例，分析了裂缝产生的原因，对裂缝防治和处理提供了措施以供参考。     

水泥稳定基层在公路工程中的应用

道路半刚性基层采用水泥稳定碎石的技术研究,水泥稳定碎石基层,以其水稳性好,早期强度高等优点被应用于高速公路路面基层,起着承重层作用。其质量的保证关键在材料的质量、配合比的设计,拌和厂的控制,摊铺、碾压及养生过程。     

沥青路面柔性基层和半刚性基层模量理论研究

针对荷载作用下,柔性基层(级配碎石)半刚性沥青路面结构下面层产生的较大拉应力,考虑了级配碎石材料的非线性特征,采用弹塑性有限元法,分析了吉林通化试验路级配碎石和半刚性基层模量对沥青下面层层底最大拉应力的影响,在此基础上建议柔性基层和半刚性基层的模量应分别在400～500MPa、1500～2000MPa．与试验路结果对比表明了计算分析结果的适用性。     

水泥稳定碎石基层常见的裂缝及防治处理

水泥稳定碎石基层是根据水泥、碎石、砂和水按一定比例进行配置的路面结构承重层,是当今国内外使用最普通和一种半刚性材料。具有强度高、水稳性好,承载力大等特点。但由于结合料为水泥,对温度、温度敏感性较强,在强度形成过程中容量形成裂缝。本文根据其成因从原材料、施工及养护管理等方面提出了综合的防治措施,以保证公路路面的正常使用。     

低温环境下水泥稳定碎石基层施工车辆轴载控制

低温环境下半刚性基层强度形成缓慢,造成养护时间增加,进而使工期大大延长,工程成本增加。为尽早开放交通,研究了低温环境下水泥稳定碎石基层施工期间车辆轴载对基层结构的影响,并得到了施工期间车辆的控制轴载。首先对低温养护环境下掺加早强剂的水泥稳定碎石材料进行室内力学性能试验,得到养护温度、早强剂掺量以及养护龄期等因素对劈裂强度与压缩模量的影响,其次通过使用KENPAVE软件对材料进行力学分析,比较层底最大拉应力与抗弯拉强度,最后得出施工车辆轴载控制。研究结果表明:在低温养护环境下,早强剂掺量越大,水泥稳定碎石材料的劈裂强度与压缩模量越大;在低温条件下,对于分层不连续摊铺施工方案,底基层养护7、14 d后,施工车辆对底基层产生的层底拉应力均大于抗拉弯强度;对于连续摊铺施工方案,通过数据计算得出回归方程,为施工过程中施工车辆轴载的控制提供了依据。