界面糙化对刚柔复合式路面剪切强度的影响

为解决刚柔复合式路面层间易出现滑移、剪切破坏的问题,以刚柔复合式路面层间构造为研究对象,研究采用嵌石构造层间界面对复合式路面层间剪切强度的影响。碎石粒径分别为2.36~4.75 mm、4.75~9.5 mm、9.5~13.2 mm,每种粒径下碎石的撒布面积设置为25%、50%及75%,嵌入深度为其粒径的2/5~3/5,利用自制的斜剪夹具,通过室内试验研究了三种碎石粒径下,各粒径对应三种碎石撒布面积时的复合试件层间剪切强度的大小。试验结果表明:(1)刚柔复合式路面层间剪切强度随着碎石粒径的增大而增大;(2)在三种撒布粒径对应的25%、50%、75%的撒布面积下,层间剪切强度随着撒布面积的增大而增大。

用于粘结层的高性能乳化沥青制备与性能评价

为提高粘层沥青的路用性能,采用SBS改性剂和乳化剂A、B、C,并选取LD胶乳和BB胶乳作为增粘剂,无机A、B和有机A、B作为稳定剂,制备高性能乳化沥青;通过室内试验研究了改性剂、乳化剂等原材料类型和掺量对改性乳化沥青性能的影响;将优选的高性能乳化沥青、普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青用于粘层,成型复合板并钻取芯样,对芯样进行直剪试验,进一步评价高性能乳化沥青的路用性能。研究结果表明:当采用1.0%乳化剂A+0.2%无机A+0.4%有机A+4.8%SBS+1.2%BB胶乳时,乳化沥青具有优良的高低温性能和粘结力;竖向荷载、剪切速率、试验温度对层间抗剪强度影响很大,无论在何种试验条件下,高性能乳化沥青均表现出较好的抗剪能力,能够满足旧水泥路面上加铺的磨耗层对粘层材料的高要求。

沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面承载力分析

为了防止公路的早期破坏,为长寿命路面结构研究提供理论依据与技术支持,应用有限元方法对沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面进行了温度场与疲劳应力分析。分析结果表明:小于4cm的沥青混凝土面层主要用于改善路面使用性能;大于4cm的沥青混凝土面层可以有效改善路面的温度场,每增加2cm,可满足15%～20%的超载要求。可见该复合式路面能够承受重载和一定程度的超载而不发生疲劳破坏。

土工织物对复合式路面结构内力影响分析

利用有限元软件分析了旧水泥混凝土(PCC)路面沥青混凝土(AC)罩面复合式路面结构用各种土工织物延缓反射裂缝的效果,发现土工织物夹层能显著改善加铺层底部的弯拉应力分布情况,但对于旧板接缝运动产生的剪切应力没有明显的效果,因此,该种路面结构仍然需要强调对旧路面板及其基础的处治。试验结果表明:加铺层厚度的增加也能够大大降低加铺层底部的弯拉应力,但厚度超过20 cm后,增加厚度不再是一个经济的办法。

现行规范旧水泥混凝土路面加铺层设计的若干问题研究

结合潭耒高速公路旧水泥混凝土路面提质改造工程,针对目前国内常用的CRC+AC复合式结构加铺、直接加铺沥青面层以及碎石化加铺沥青层3种加铺方案,探讨现行规范的旧路加铺层设计方法,指出其存在的不足并提出改进措施。研究结果表明:CRC+AC加铺结构综合应力与普通混凝土板有很大不同,应针对这种结构确定更为明确的设计方法;直接加铺沥青层路面温度应力计算中可通过matlab软件回归延伸曲线,拓宽系数ζ'a图,加铺层设计引入满足防止荷载型及温度型反射裂缝要求的设计标准具有重要意义;碎石化沥青加铺层结构按半无限地基上的弹性层状体系理论方法设计得到的加铺层厚度初期实测弯沉代表值不能满足要求。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构可靠性分析

为弥补沥青加铺层结构设计依靠工程经验和定性设计的不足,根据可靠度理论和效应-抗力概率模型提出了以路表弯沉、沥青层底拉应力和层底竖向剪应力为控制指标的旧水泥混凝土路面沥青加铺层可靠度分析方法,并运用一次二阶矩中心点法、蒙特卡洛有限元模拟计算结构抗力和荷载效应,定量得到了在两种破坏模式下5种加铺层结构的可靠度范围。结果表明采用两层及以上沥青加铺层和层间处理方案,路面使用寿命较长,可靠度较高;可靠度分析方法比经验法确定沥青加铺层结构更加科学合理。研究结果为沥青加铺层结构设计方法和方案选择提供理论基础。

CRC+AC刚柔复合式路面结构与工程应用

复合式路面是指面层由两层不同材料类型和力学性质的结构层复合而成的路面,近年来在我国也有较多应用,而CRC+AC刚柔复合式路面的应用较少。论述了CRC+AC复合式路面的结构组成、结构形式、结构力学特点与优点、层间界面结合技术以及近年来的工程应用等,阐明了CRC+AC的结构受力特性、端部变形特性、层间结构与材料以及其适用条件。研究表明:CRC+AC复合式路面具有良好的整体结构承载能力和使用性能,是一种可充分利用当地资源和材料、结构强度高、使用寿命长、经济性和耐久性好的资源节约和环境友好型的路面结构,是我国重载交通干线高速公路长寿命路面结构的型式之一,并在我国的道路工程中多次应用。

CRC+AC复合式路面结构中AC层的裂缝扩展

针对CRC+AC复合式路面结构的特点和现有研究的不足,运用断裂力学理论和有限元法,对AC层的受力进行了计算和分析,对AC层裂缝的产生和扩展机理进行了研究。计算了AC层荷载型和温度型裂缝的尖端应力强度因子,研究了裂缝扩展时期、裂缝长度、结构层厚度、模量等因素对AC层裂缝扩展的影响规律。研究结果表明:AC层裂缝的扩展时期对扩展强度有一定的影响;增加AC层的厚度对裂缝扩展尤其是对AC层底面裂缝的扩展能起到很好的延缓作用;CRC层厚度对AC层裂缝扩展的影响很小或基本没有影响;随着AC层模量的增加,AC层温度裂缝的扩展强度线性增加,荷载裂缝的扩展强度变化不大;其他结构层的厚度和模量对AC层裂缝的扩展强度基本没有影响。研究结果可为CRC+AC复合式路面的合理设计提供参考依据。

复合式机场道面荷载应力

为了分析复合式机场道面的荷载应力,建立了9块板的复合式机场道面三维有限元模型,以B777-200飞机荷载为计算荷载,选取沥青混凝土层底拉应力、沥青混凝土剪应力、水泥混凝土板底拉应力为考察指标,分析复合式机场道面的最不利荷位;利用正交设计分析结构参数对荷载应力影响的显著性,指导复合式机场道面结构设计。研究表明:水泥混凝土板底拉应力应该作为复合式机场道面荷载应力分析的关键指标,复合式机场道面基于多板分析的最不利荷位位于三轴双轮荷载的中轴荷载与板边中点相切处;增加水泥混凝土板模量对板底拉应力负面影响显著,增强土基模量可以明显减小水泥混凝土板底拉应力和沥青混凝土层底拉应力;复合式机场道面结构设计过程中,必须重视土基处理,提高土基强度;不能过分强调增加水泥混凝土板的模量,应该综合考虑其弯拉强度,合理选择水泥混凝土配合比。

CRCP板与沥青混凝土面层间粘结层材料试验研究

CRCP板与沥青混凝土面层组成的复合式路面要发挥良好的路用性能必须确保CRCP板与沥青混凝土面层间具有良好的抗剪切能力。在考虑紧急制动的条件下,应用有限元方法分析粘结层位的最大剪应力分布图,确定两种不同路面结构形式的抗剪切强度,然后在不同的温度条件下,对几种常用粘结层材料进行对比试验,分析其抗剪切能力、粘结力、渗水性以及高温稳定性,推荐一种性能最优的粘结层材料,总结一套粘结层方案选择及性能评价的试验方法。

路面结构抗裂层沥青新材料研发及性能评价

针对路面结构抗裂层沥青材料的特点和现有研究的不足,采用热塑性丁苯橡胶(SBS)、废胎胶粉(CRM)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为改性剂,研制了一种适用于路面结构抗裂层的复合改性沥青,通过延度、针入度、软化点、弹性恢复等试验,确定了各改性剂的合理掺量。通过动态剪切流变试验、粘度及力学性能温度扫描、疲劳试验、低温弯曲梁流变试验等,对研发的复合改性沥青路用性能进行了评价,并确定了CRM的最佳掺量。研究表明:当SBS掺量为5%、DBP的掺量为4%、CRM掺量为4%时,研发的复合改性沥青各项性能均达到抗裂层要求并具有优良的路用性能。

刚柔复合式路面层间沥青材料路用性能试验评价

针对刚柔复合式路面层间沥青材料的特点和现有研究不够系统的问题,运用旋转流变仪对4种层间沥青材料进行了高温剪切性能和粘度测试,并进行了动态力学温度扫描和剪切疲劳试验。试验结果表明:作为层间粘结材料,橡胶沥青和SBS改性沥青的性能明显要优于基质沥青,其高温性能、力学性能、粘度和疲劳性能均优于A-50和A-70;改性沥青用作层间材料时,SBS改性剂需确定适宜的基质沥青以提高SBS改性剂与基质沥青的相容性,以便获得良好的疲劳性能;层间为洒布式结构时,推荐SBS改性沥青为层间材料,为铺装式结构时,建议层间采用橡胶沥青。

超薄磨耗层沥青混合料的抗剪性能

基于单轴贯入试验和无侧限抗压试验,研究了原材料参数和试验条件对沥青混合料抗剪强度的影响.通过室内试验研究了SBS掺量、补强剂掺量和级配类型对超薄磨耗层高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗剥落性能的影响.试验结果表明：骨架结构混合料的抗剪性能优于悬浮密实结构,SBS改性沥青混合料的抗剪性能优于基质沥青混合料;最佳沥青用量下的混合料抗剪强度较大,且补强剂可有效改善混合料的抗剪性能;高温条件和低速行驶的车辆都易造成超薄沥青磨耗层的剪切破坏.当SBS掺量为4.0%～4.5%、补强剂掺量为0.30%～0.50%时,超薄沥青磨耗层能兼顾抗剪性能和其他路用性能,同时满足经济性.

复合式路面层间剪切性能试验和评价方法

以混凝土为基面的沥青铺装层复合式路面结构的层间力学性能与基面形态、黏层材料、工作环境等因素相关,十分复杂。作为探讨,采用现场批量化制备试样,结合室内剪切试验,对比了基面经喷砂和凿毛处理后,黏层用料、工作温度、成型方法、加载方式、界面污染程度等因素对黏层抗剪强度的影响,证实了剪切试验应用于复合式路面层间抗剪强度评价的合理性,提出了复合试件层间剪切强度试验方法,修正了层间最大剪切强度计算公式,进一步提出了复合式路面层间抗剪强度评价方法,并将研究成果应用于依托工程,验证了该方法的可行性。研究表明:界面糙化方式、温度、试件成型方法、加载速率、层间污染程度等因素对层间黏结性能均具有较大影响,并在最佳的构造深度值下,层间的抗剪强度最大,界面最佳构造深度受防水黏结层种类、界面糙化方式、基面几何特性等因素决定;SBS改性沥青同步碎石封层的层间剪切性能对温度敏感性要大于聚合物反应型防水黏结材料;在最大剪切强度计算公式中引入了温度和特殊路段修正系数,且层间温度40℃时的层间抗剪强度为主要控制指标,试验方法、剪切应力计算结果和评价指标相互协调一致,形成评价层间剪切性能的系统方法,可用于路面结构设计及路面性能评价中。

CRC-AC复合式路面沥青层反射裂缝影响因素分析

应用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,采用断裂力学理论及奇异等参元法,对连续配筋混凝土和沥青混凝土(CRC-AC)复合式路面中沥青层反射裂缝问题进行了数值分析。探讨了I型和II型的应力强度因子(K1、K2)在沥青层裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对K2的影响。研究结果表明:K2是荷载作用下导致沥青层反射裂缝产生和发展的主要原因,其随着荷位的增大而变小;沥青层厚度的增加、横向裂缝间距的加宽、配筋率的适当增加和底基层强度的提高可以降低K2,延缓CRC-AC复合式路面沥青层反射裂缝的开裂扩展。

长寿命路面结构设计

为了提高路面实际使用寿命,分析了长寿命路面定义与设计要求,提出了以PCC(水泥混凝土路面)+AC(沥青混凝土路面)路面为主体的长寿命路面结构,运用有限元分析软件及路面弹性层状体系理论,分析了PCC板块3.0 m×4.0 m划分方式的优越性,计算了长寿命路面结构的荷载应力和温度应力。计算结果表明:采用3.0 m×4.0 m的板块划分方式,混凝土板底温度翘曲应力减少20%左右,综合应力降低10%左右;提出的路面结构的理论寿命达到了46 a,符合长寿命路面的结构设计要求。

一种新型露石剂及其使用性能的对比试验

通过室内拉拔试验和剪切试验,对比研究了不同界面处理方式对刚柔复合式路面界面层抗剪强度、黏结强度的影响,并依托工程实践对新型高碳糖露石剂的应用效果进行了验证.结果表明:与光面、拉毛、喷砂等传统界面处理方式相比,应用新型高碳糖露石剂处理水泥混凝土板表面能显著提高界面层的抗剪强度和黏结强度,与现有露石剂使用效果相当,但相比之下,新型高碳糖露石剂可降低约93%的成本,经济效益显著.

复合路面荷载型反射裂缝的力学分析和试验路验证

应用经三维光弹试验验证的三维有限元方法分析了层间接触条件、层间拉开宽度、脱空、罩面层厚度、基础模量对反射裂缝产生的单因素和多因素综合影响。同时应用断裂力学原理分析了裂缝长度对反射裂缝扩展速度的影响 。

复合路面沥青面层最佳厚度

应用三维有限元分析技术 ,分析了沥青罩面层厚度对反射裂缝的影响 ,给出了单双反射裂缝的分界罩面厚度 ,提出了最佳脱开宽度和最佳罩面厚度的概念 .试验路观测结果不仅验证了力学分析结果 ,同时显示 ,双裂缝的宽度基本上等于沥青罩面层的厚度 .综合力学分析和试验路观测结果 ,给出了复合路面沥青罩面层的最佳厚度 。

基于熵权TOPSIS的地下道路复合式路面使用性能评价

路面使用性能评价是路面管理的关键.本文在详细调研基础上建立了地下道路复合式路面评价指标体系及评价标准,针对现有沥青路面使用性能综合评价中存在主观影响因素过多、权重确定复杂的问题,利用熵权系数法得到各评价指标的客观权重,从而确定了指标体系的综合权重向量,在此基础上利用TOPSIS法对各评价路段进行排序.实例分析结果表明,该方法将熵权系数法和TOPSIS法相结合,可为公路养护与维修部门进行路面使用性能评价提供合理依据.