广西大厚度柔性路面试验段结构选型力学分析

文章为了研究广西大厚度柔性路面耐久性结构,以田新高速公路项目为载体铺筑试验路段并开展了试验段结构的选型。采用麦路软件进行路面结构设计参数验算与力学分析,分别选取了田新高速公路设计用路面结构、广西大厚度柔性路面结构试验段一和试验段二、山东推荐的组合式耐久性路面结构等四种典型结构,采用田新高速公路交通设计参数计算并对比分析了各结构的设计指标,对三种大厚度柔性路面结构的路表弯沉、竖向位移、竖向压应力、水平拉应变各力学指标进行计算并分析了分布规律。结果表明:沥青混合料层厚度大的柔性路面结构的综合力学性能明显优于厚度小的柔性路面结构;规范中容许永久变形量要求不适用于大厚度沥青路面结构;推荐的广西大厚度柔性路面耐久性试验段结构具有水平拉应变小、疲劳寿命长、低温抗开裂性能好等特点,综合力学性能较优。

无核密度测试技术在SMA-10磨耗层碾压质量控制中的应用

SMA-10路面拥有良好的骨架嵌挤结构和足够的胶浆填充,具有优良的抗车辙、抗水损害、耐久性能,越来越多地应用于高速公路磨耗层和养护罩面层的铺筑。但在碾压环节容易出现过度碾压导致表面碎石被压碎,油膜脱落,不仅影响抗滑性能,甚至容易造成外界水分侵入导致路面水损害。为提高SMA-10沥青混合料的施工质量,以广东省粤西地区茂湛高速项目为依托,采用无核密度仪对碾压工艺开展试验研究。结果表明:影响SMA-10混合料压实度的主要因素包含压实组合、压实遍数和碾实温度,正常施工条件下碾压6遍(静压2.5遍+振动碾压3.5遍)即可达到规范要求的压实度,温度在下限状态下需适当增加振动碾压遍数;随着碾压遍数增加,压实度呈现先递增后平缓的规律,路表碎石棱角破损突出。建议对SMA-10路面施工,全面做好各阶段的温保措施,针对不同项目的SMA-10混合料的设计情况,采用无核密度仪获得压实曲线,作为SMA-10混合料精准碾压的控制手段。

广西超大厚度ATB-25柔性基层全过程应用研究

为研究广西超大厚度柔性路面结构,以田新高速公路项目设计参数与交通条件等,提出了20㎝厚ATB-25柔性上基层,共计38㎝厚沥青层的广西超大厚度柔性路面试验段结构。主要对ATB-25沥青混合料的目标配合比设计、生产配合比设计、实际施工配合比控制的结果进行全过程比对分析,全面开展了级配、沥青含量、马歇尔指标、水稳性能、低温性能、高温性能等技术性能试验,并对试验段工程完工后的结构层厚度、压实度、平整度、弯沉等路用性能指标进行了检测与评价,提出了超厚ATB-25柔性层分层施工质量控制关键内容。工程应用结果发现超厚ATB-25沥青层各技术指标和路用性能指标控制优良,符合规范和设计规定要求,值得推广应用。

全深式沥青路面柔性低碳再生应用技术研究

本文针对沥青路面维修及养护工程,依托工程项目,以半刚性基层为研究应用对象,通过全深式沥青路面柔性低碳再生技术将原有的半刚性基层转换为柔性基层,改变了整体路面结构的受力特性。同时相比其他的沥青路面再生技术,全深式柔性低碳再生技术实现了对旧路面材料的100%就地再生利用,避免了旧路面铣刨料与新路面铺筑材料的往来运输,减少了碳排放与能源消耗,具有显著的经济、社会和生态环境效益。

不同SBS掺量对沥青混合料路用性能的影响

SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)改性沥青因其优异的耐久性和抗老化性能,在道路建设中得到了广泛应用。通过不同SBS掺量(2%、3%、4%、5%和6%)的沥青混合料试件进行高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能、抗剪性能、抗压性能、抗磨光耐久性的试验,对试件的力学性能和抗变形能力进行了全面评价。结果显示:SBS改性剂含量的提升能够增强沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温稳定性;温度对沥青混合料的抗压和抗剪强度有显著影响,在相同的SBS掺量下,随着温度升高,沥青混合料的抗压和抗剪强度会逐渐下降;在相同的温度条件下,增加SBS掺量会导致沥青混合料的抗压和抗剪强度上升;通过旋转磨光试验,在加载2.0 kN和45±2转/min的条件下,SBS掺量越高,沥青混合料的抗磨光耐久性越好。

振动数据反演的路面光纤阵列坐标映射方法

为准确获取光纤阵列监测下路面振动加速度的时空多维分布数据,需保证阵列单元坐标与光纤测点映射关系的准确性,以实现评价路面结构服役性能与提取车辆荷载信息的目的。典型正向推演方法存在映射可靠性难以提升的问题,研究通过实测振动数据特征评价阵列单元映射组合的响应相似性,以蒙特卡洛模拟得到极大似然估计的阵列单元映射组合,实现光纤阵列单元坐标的精确反演。实测验证结果表明,经本方法输出的振动数据在断面相位标准差满足振动特征计算窗长0.04 s约束,较传统方法提升显著。研究方法及结果为光纤阵列振动感知方法在路面性能评价和交通荷载信息监测中的推广提供基础。

硅烷偶联剂对半柔性路面材料性能增强机理研究

为研究掺加硅烷偶联剂对半柔性路面材料的性能影响规律及作用机理,采用马歇尔稳定度、车辙、低温弯曲、冻融劈裂等试验,测试了添加不同掺量硅烷偶联剂的半柔性路面材料的力学性能与路用性能,并确定硅烷偶联剂的最佳掺量,采用高拍仪等仪器观察硅烷偶联剂基于界面改性原理的微观改性机理。结果表明:随着硅烷偶联剂掺量的增加,半柔性路面的高温性能、低温性能和水稳定性能均发生了不同程度的提高,同时其掺量对性能的影响存在峰值,马歇尔稳定度、动稳定度、弯拉应变与冻融劈裂强度比均在掺量为0.5%左右处达到峰值,超过峰值后性能随掺量增加而下降,最终确定硅烷偶联剂的最佳掺量为0.5%。通过测定连通空隙率和灌注率的变化定量反映界面紧密度,通过对比观察普通半柔性路面材料与硅烷偶联剂最佳掺量下的半柔性路面材料的水泥-沥青界面可明显发现,硅烷偶联剂能够在水泥基灌浆材料与沥青混合料之间发生一系列化学反应,从而通过改变水泥-沥青界面的形态,有效改善水泥-沥青界面稳定度并减少水泥-沥青界面裂缝,结合性能试验,硅烷偶联剂可通过界面优化改善半柔性路面的力学及路用性能。

强基薄面在道路工程中的应用

本文主要探讨强基薄面在道路工程项目中的具体应用,先对道路的受力原理进行分析,并引入“强基薄面”这一概念,对其进行论述,并探究其适用范围,之后结合实际工程案例,分析“强基薄面”这一理念在道路工程施工应用过程中所需要注意的问题,并基于现行的施工模式,分别从理论与实际应用这两个角度来进行对比,旨在能够为类似的工程项目施工带来一定的参考借鉴。

半柔性路面模量特性研究

半柔性路面具有承载力好和抗剪切变形能力强的优点,是解决交叉口、公交站台等路段车辙病害的有效手段。然而由于力学性能的差异,半柔性路面无法完全参照水泥混凝土路面或者沥青混凝土路面设计方法,而建立适用于半柔性路面设计体系的重要工作之一就是分析路面材料模量特性。该文基于室内试验对室内成型试件及取芯试件,进行动态模量、间接拉伸劲度模量、回弹模量测试,并通过落锤式弯沉仪采集路面弯沉数据。试验结果表明:在中温度域范围内,半柔性路面材料与沥青混合料动态模量相近;而在高温低频条件下,两种材料动态模量差异显著。对比回弹模量和弯沉数据发现,半柔性路面模量约为沥青路面模量的两倍,而前者弯沉仅为后者的1/2。研究结果表明:试验方法和加载模式对两种材料模量的影响规律显著不同,路面设计应进一步结合两种路面典型破坏模式选取不同测试条件下的模量参数进行结构设计。

基于室内磨耗试验的沥青表面纹理演化规律分析

交通量对在役路面抗滑性能衰减及纹理演化影响显著。为研究累积交通量对沥青路表纹理演化规律,采用激光轮廓测量仪采集各类型路面宏微观纹理,选择相应表征参数进行计算,并针对各纹理表征参数进行相关性分析,排除多重线性关系后,选取RMPD、Rsk、Rku以及RSBI作为评价路面抗滑性能指标;以课题组自主研发调试的轮胎-路面动态摩擦测试系统(tire-pavement dynamic friction analyzer,TDFA)为依托模拟不同交通量;利用TDFA进行磨耗试验,对不同交通量下路表纹理参数的演变。研究结果表明:纹理参数在交通磨耗作用下,重载交通出现区间越早,对沥青路面的磨损越严重;中后期出现重载交通则对沥青路面的抗滑性能影响相对较小。

移动荷载下各向异性层状地基-柔性路面结构动力响应的半解析解

提出了移动荷载作用下各向异性层状地基上柔性路面结构动力响应分析的半解析解法。基于土-结构相互作用理论,建立了柔性路面-层状地基的动力耦合模型。对近场道路结构建立波数域有限元模型,基于精细积分及谱元法原理建立远场地基的谱元模型,利用子结构法来确定近-远场耦合界面处的边界条件,进而实现近场和远场结构的耦合,利用快速Fourier变换获得柔性路面在时空域的动力响应解答。该文方法既可以考虑道路结构的几何特性,也可以计入地基层状分布及各向异性特性的影响。近场有限域模型尺寸不会受到地基层数及层厚的影响,数值求解稳定。通过与解析解的对比,验证了提出方法的有效性与合理性。数值算例对比分析了道路-地基耦合模型与以往整体层状道路模型所得动力响应的差异,并讨论了道路结构层弹性模量的影响规律。

基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法

提出了基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法。采用分布式光纤感知路面振动,建立光纤信号与路面振动位移映射关系及车辆轴载反演解析模型。利用足尺试验对所提车辆轴载反演解析模型进行拟合优度验证,并通过自然车辆称重试验验证所提车辆轴载感知算法有效性。结果表明:车辆轴载感知系统对单轴最大估计误差为0.98%,对车辆总重预估精度达到0.34%,且系统精度受车辆速度影响小,符合国家对于单轴2%、总重5%的精度标准。

不同养护条件对半柔性路面材料性能的影响

为探究养护条件对半柔性路面材料抗裂性能的影响规律,首先,基于抗压和抗折试验,表征了2种不同强度灌浆料在3种不同养护条件下的强度特性。其次,基于弯拉荷载模式的半圆弯拉试验(SCB)和间接拉伸试验(IDT),研究了灌注后的2种半柔性路面材料在3种不同养护条件下的宏观抗裂力学性能。最后,采用扫描电镜(SEM)分析了不同养护条件和不同养护龄期水泥基灌浆料的微观结构,揭示了养护温度与养护湿度对水泥基灌浆材料的水化产物和分布的影响,并结合宏观力学性能探明了养护条件对抗裂性的作用机理。结果表明:养护条件对浆料强度、断裂特性和微观结构均有明显影响,浆料3 d抗压强度与SCB测试的峰值荷载具有较好的线性相关性;在25℃时,室温养护条件SFP试件的抗裂性能最佳。在-10℃时,普通型浆料的SFP试件在高温养护时性能最佳,早强型浆料的SFP试件则在室温养护条件时性能最佳;浆料微观结构致密程度与其抗压抗折强度有较好的对应性,浆料微观结构致密时SFP试件在25℃具有较好的抗裂性能,而浆料具有微孔结构,与沥青形成良好的界面连接,其SFP试件在-10℃时具有较好的抗裂性能。研究结果对半柔性路面材料的铺筑与应用具有指导意义。

半柔性抗车辙路面在昆山道路交叉口的应用

文章针对昆山市机场路交叉路口车辙难处置的现状,在其车辙维修养护工程中进行了半柔性抗车辙路面技术的试用。试验段铺筑结果表明,经过半年的通车,半柔性路面没有车辙;半柔性路面试验段弯沉值比原沥青路面弯沉值降低约38.9%,较大幅度提高路面整体承载能力;半柔性路面路表构造深度在0.82 mm~0.98 mm之间,抗滑性能优异。

“柔基强面”共振碎石化路面结构在港区市政重载道路的应用

通过“柔基强面”共振碎石化路面结构在一条港区市政重载道路的实际应用,分析“柔基强面”共振碎石化新型路面结构在港区市政重载道路工程设计应用技术的难点问题及解决办法,并总结了港区市政重载道路采用“柔基强面”共振碎石化新型路面结构的适用性及和现有规范体系很好结合的设计方法和控制要点。对于该路面结构的相关设计应用推广,具有一定的借鉴和参考价值。

灌入式半柔性路面用聚合物改性水泥砂浆的优选研究

以半柔性路面中的水泥砂浆为研究对象,提出符合要求的素水泥砂浆配合比。在此基础上分别掺加DL胶乳、YH树脂、BD乳液3种聚合物,测试其流动度、力学强度等各项指标。同时,对聚合物改性水泥砂浆的收缩性能进行研究,得到了3组综合性能最优的聚合物水泥砂浆。对灌注各种水泥砂浆的半柔性路面高温稳定性、低温抗裂性以及水稳性进行研究后认为,添加聚合物的水泥砂浆对半柔性路面各方面性能均有所改善,经综合比较认为性价比最高的方案为掺加聚灰比为4.7%的BD乳液水泥砂浆。

沥青路面导热系数测试及其对路面温度场影响的模拟

沥青路面温度场是沥青路面车辙计算和沥青混合料粘弹性分析的重要参数,路面温度场的精确预估涉及到面层各层材料热物理参数的精确测试,因此沥青混合料热物理参数的准确测试变得越来越重要。基于对测试结果重现性和可比性的考虑,采用瞬态热线法进行沥青混合料导热系数的测试,选取几种有代表性的混合料进行了导热系数测试,分析了影响导热系数的因素。基于ABAQUS模拟计算路面温度场分布,通过改变路面上、中、下面层的导热系数,计算路面温度场分布变化的情形,对计算结果的分析发现,上面层导热系数对面层温度场分布的影响更显著,可以预期通过改变上面层导热系数能达到主动改善沥青路面工作温度的目的。

基于动载荷模拟的半刚性沥青路面响应分析

提出了一种基于虚拟样机和有限元技术的半刚性沥青路面动载荷响应分析方法,可准确计算重型货车各轴的动载荷.分析动、静载荷共同作用下路面的应力、应变,有效预测路面疲劳寿命.依据车辆动力学原理,基于ADAM S平台构建重型货车-路面系统的多自由度虚拟样机模型,通过仿真得出第一轴右侧单轮和第三轴右侧双轮的动载荷变化规律;基于弹性层状体系理论建立半刚性沥青路面的3D黏弹性有限元模型,在考虑轮胎矩形印迹和动载荷动态性的基础上,分析和比较单、双轮载荷作用下的路面响应.研究结果表明,路面的疲劳破坏是动载荷引起的水平应力、横向应力和垂直应力共同作用的结果,水平应力的交变变化是破坏的主要因素;此外,重型货车的后轴双轮造成的路面疲劳断裂破坏为前轴单轮的3.96倍.

求解多层弹性半空间轴对称问题的传递矩阵法

本文利用传递矩阵方法,推导出了多层弹性半空间轴对称问题在轴对称荷载作用下,层间完全接触情况的解析解。本文的方法概念清晰,公式简洁,易于应用。文中还给出了计算实例,所得的结果与其它文献的结果完全一致。

沥青指标对排水性沥青混合料性能的影响

为了分析沥青指标对排水性沥青混合料路用性能的影响,采用4种有代表性的改性沥青作为排水性沥青混合料的胶结料成型排水性混合料试件进行耐久性、强度性能、高温稳定性以及表面功能特性研究,并将试验结果与沥青指标进行对比分析.研究结果表明:60℃绝对粘度越大,排水性沥青混合料的抗老化性能及高温稳定性越好;复数剪切粘度越大,排水性沥青混合料马歇尔稳定度越大;粘韧性越大,排水性沥青混合料的劈裂强度和抗压强度越高;胶结料类型对排水性沥青混合料表面功能特性影响较小.60℃绝对粘度、复数剪切粘度及粘韧性应该作为排水性沥青混合料胶结料选择的关键指标.