不同层间结合状态下刚柔复合式路面的剪应力分析

为了研究层间结合状况对复合式路面剪应力的影响,利用Bisar3.0软件对标准荷载作用下刚柔复合式路面的剪应力进行了计算分析。通过选取合理的ALK(简化弹性柔量系数)来模拟路面的3种层间结合状况,并考虑了温度对应力分布的影响。计算结果表明:荷载中心位置是最大剪应力最有可能出现的位置;层间结合状况越好,层间最大剪应力值越小,且层间剪应力突变越小,对路面越有利;温度越高,层间剪应力会略微变小,但是温度对剪应力的影响有限;通过合理的层间处理技术可以提高层间抗剪强度并减小剪应力与应力突变,能有效地避免层间剪切破坏。提出了对现有复合式沥青路面抗剪设计的改善意见。

复合式路面层间剪应力分析

复合式路面的常见病害常表现为层间剪切滑移破坏。选取典型的水泥混凝土下面层、黏结层、沥青混凝土上面层为一整体,应用BISAR3.0程序,计算分析了复合式路面层间最大剪应力、剪切角及其对温度、结构层厚度、材料模量、行车荷载等参数的敏感性。结果表明:AC层厚度、黏结层模量、行车荷载对层间剪应力、剪切角影响显著,当黏结层厚度由6 mm变为16 mm时,层间最大剪应力降低48.85%,剪切角降低11.29%;同时,综合分析黏结层厚度对层间剪应力、层间抗拉拔性能的影响,确定黏结层的合理厚度约为3 mm。应用MATLAB软件surf、fminsearch工具绘出层间剪应力、剪切角分别与AC层厚度、黏结层模量的三维曲面图,并进行非线性优化拟合出3者之间的函数关系。

CRC+AC复合式路面层间剪应力分析研究

基于弹性层状体系理论,采用BISAR软件对连续配筋混凝土复合式沥青路面结构层间剪应力分布进行分析.结果表明,CRC+AC复合式路面层间最容易发生剪切破坏的点坐标为1.1δ与1.5δ标准轴载当量圆半经;AC面层模量对层间剪应力影响不明显,而当超载达到200%时,层间剪应力将增加74.5%,更容易导致CRC+AC复合式路面发生剪切破坏;AC+CRC层间结合状况对于最大剪应力有显著影响,随着层间结合状态变差,层间抗剪强度迅速降低;剪切试验的结果表明,层间采用SBS改性沥青+土工布的形式抗剪性能较好,建议工程实践中优先选用.

行车荷载及路面结构对车辙影响的有限元分析

基于车辙的产生机理,采用实测轮胎接地压力,对柔性基层和半刚性路面结构内的剪应力进行三维有限元分析,结果表明,相同荷载条件下两种路面结构所受的剪应力有较大差异,水平力对剪应力亦有较大的影响;基层模量、面层厚度、面层模量对沥青层内的剪应力影响均比较显著.因此,为防治车辙,应该在路面设计时对路面结构组合类型的抗车辙能力进行充分的考虑,并严格控制超载.

鱼腹式钢箱梁正交异性桥面板复合铺装层有限元分析及试验研究

针对某大宽跨比鱼腹式钢箱梁正交异性桥面复合式铺装层的优化设计,进行多荷载工况作用下的有限元仿真分析,并辅以静载模型试验,分析铺装层各部分的应力分布规律。理论分析及试验结果表明,桥顶板表现出明显的正交异性特征,合理密度的剪力钉增加了桥面铺装各部分间的黏结能力及整体受力性能。两组试件疲劳试验结果表明,增设剪力钉辅以钢纤维混凝土过渡层的复合桥面铺装结构,经830万次疲劳加载试验没有出现疲劳破坏迹象,抗疲劳性能明显优于沥青混凝土直接摊铺于钢箱梁顶板表面的桥面铺装,钢纤维混凝土层能延长桥面铺装的使用寿命。

连续配筋混凝土复合式沥青路面层间剪应力及结构

针对连续配筋混凝土复合式沥青路面(CRC+AC)结构的特点和现有研究的不足,运用传热学理论、力学理论和有限元法,计算和分析了层间剪应力的临界荷位和影响因素;通过室内试验和工程实践,研究了基于层间剪应力的层间结构和材料及CRC层表面处理技术。研究结果表明:层间抗剪强度不足会使CRC+AC结构层间出现纵向和侧向滑移;层间最大剪应力随AC层厚度和模量的增大而减小,且随AC层厚度增加而减小的趋势更为明显,CRC层厚度对层间最大剪应力的影响很小;通过计算分析并结合试验路修筑经验和检测结果,建议CRC+AC结构AC层的厚度不宜小于6 cm;建议采用喷洒式结构对CRC+AC结构的层间进行处理,并选用SBS改性沥青作为喷洒沥青,采用裸化技术对CRC层表面进行处理。研究结果可为刚柔复合式沥青路面的合理设计提供重要参考。

刚柔复合式路面界面层强度特性试验研究

通过复合板的室内剪切试验和拉拔试验,对比研究了不同水泥混凝土板界面处理方式、不同防水黏结材料以及界面层沥青用量对界面层强度的影响;并对不同防水黏结材料的耐久性进行了对比试验研究。得到了精铣刨界面最佳铣刨深度、不同界面处理方式下界面层的最佳沥青用量,以及界面层抗剪强度与黏结强度之间的相关性。

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。

夹层对PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响

针对PCC-AC复合式路面层间易产生脱离和滑移的问题,分析了夹层的设置对于PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响,通过改变夹层的厚度和回弹模量来研究其变化规律,得出了夹层底剪应力的回归公式,提出了降低PCC-AC复合式路面层间剪应力的有效方法,即在不改变AC层厚度的情况下,设置适当厚度的低模量应力吸收层.

长寿命沥青路面剪应力分析

基于陕蒙高速长寿命路面结构组合形式，借助弹性层状体系理论分析了带级配碎石基层的沥青路面各结构层参数变化时，沥青层内最大剪应力及最大剪应力作用方向的变化规律。结果表明：沥青层内最大剪应力峰值的位置与沥青层厚度关系最为密切。当沥青层较薄，其厚度≤11cm时，最大剪应力出现在沥青层底。当沥青层厚度≥12cm时，最大剪应力出现在6—7cm处。沥青层内最大剪应力及其作用方向受沥青层厚度和水平荷载的影响最显著。水平力的作用对7cm以上路面结构内的最大剪应力影响巨大，水平荷载越大，相应的最大剪应力峰值也越大。分析结果为长寿命路面结构设计提供了理论基础。

水泥-乳化沥青混凝土在桥面铺装结构中的力学行为

为了减少桥面铺装在运营中的各类病害,将水泥-乳化沥青混凝土应用于桥面铺装的下层,并取代防水粘结层,对其适用性进行了研究.采用有限元力学分析方法,通过变换结构层的厚度来模拟该桥面结构层的力学行为.结果表明:当增大水泥-乳化沥青结构层的厚度时,各层之间的剪应力均减小,与桥面板之间的剪应力减小幅度较为明显,该层本身所承受的压应力也随之减小,当该层的厚度增加到3 cm以上时,上下层之间的剪应力下降幅度开始减缓.通过对新型桥面铺装结构力学行为特点进行研究,表明该材料适用于中、小型混凝土桥.

考虑纵坡与制动效应的钢桥面铺装粘结层剪应力响应特性

为了进一步理性认知桥面铺装粘结层破坏的力学机理,采用有限元法分析了纵坡、制动、超载、铺装层厚度和铺装层模量对粘结层剪应力的影响。分析结果表明,车辆制动和超载对粘结层的剪应力响应有重要影响,采用模量较高的上铺装层对缓释粘结层的剪应力响应有积极作用,适当采用较低模量的柔性下铺装层可以对粘结层剪应力响应起到一定的吸收作用。根据分析结果,提出了一个考虑多因素耦合影响的粘结层剪应力简化计算公式,该简化公式能简便确定不同铺装结构参数、材料参数、温度条件、超载率和纵坡率等影响因素下的铺装粘结层剪应力水平。简化计算方法与数值计算方法的对比分析结果表明,该简化计算公式精度能够满足要求。

沥青路面坑槽修补界面失效机理分析

为探究沥青路面坑槽修补后新老沥青混凝土界面的失效机理,采用老化试验模拟不同服役时期的沥青混凝土,设计复合试件直剪试验测定新老沥青混凝土界面的抗剪性能.采用数值模拟分析了坑槽修补界面的剪应力特征,研究了新老沥青混凝土模量差、界面黏结状态和原路面材料初始模量对坑槽修补界面力学响应的影响.结果表明:界面抗剪强度随新老沥青混凝土模量差的增大而降低,界面两侧剪应力差随模量差的增大而增大;剪切破坏首先发生在修补界面的底部,进而在老沥青混凝土内部逐渐向上扩展;在界面黏结减弱的过程中,摩擦系数的改变对界面两侧剪应力差的影响很小;原路面材料的初始模量越小,模量差对界面两侧剪应力差的影响越大.因此,在进行沥青路面坑槽修补时,应选择与原路面模量相近或稍大的修补材料,以获得更好的整体修补效果.

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.

地下道路复合式路面结构力学分析

针对地下道路交通量大,渠化交通严重等特点,采用CRCP+AC复合式路面,并根据CRCP+AC结构的受力特性和CRCP板的受力特点,建立了有限元计算模型.通过分析不同水平力,不同层间接触条件,面层模量和厚度,基层厚度,土基回弹模量,应力吸收层等因素对荷载应力的影响,计算出AC层及CRCP层合适的厚度,为地下道路设置CRCP+AC复合式路面提供一些建议.

多层复合衬垫界面非线性强度特性的斜面单剪试验

为研究位于垃圾填埋场斜坡上衬垫结构在垂直应力作用下沿斜坡滑移的剪切特性,研制了大型叠环斜面单剪系统。通过砂-无纺土工布-土工网-HDPE膜-黏土结构的大型斜面单剪试验,得到剪切过程中发生破坏面转移位移对应的垂直应力和水平应力,计算得到位移面的转移法向应力。试验结果表明:当界面的法向应力小于转移法向应力时,破坏面为土工网与土工膜界面;当界面的法向应力大于转移法向应力时,破坏面为土工膜与黏土界面。建议破坏面转移前后的界面强度包线用双直线表示,土工膜与相邻材料的剪切强度特性用双曲线表示,破坏面的转移法向应力等参数由试验确定;大型叠环斜面单剪系统为分析多层复合衬垫剪切特性提供新的试验研究方法。

刚柔复合式沥青路面层间结合技术

针对刚柔复合式沥青路面的结构特点,分析刚柔复合式路面层间界面最大剪应力的位置、大小及其影响因素,总结常用的层间界面抗剪切强度试验方法,探讨层间界面结合的结构与材料,提出喷洒型层间界面结构的施工技术,供同行参考。

简支箱梁桥防水层接触分析

采用有限元软件ANSYS建立简支箱梁桥的足尺模型,层间采用接触方式进行计算.分析沥青层材料和防水层材料参数变化对防水层剪应力影响,层间不同脱空类型对防水层剪应力的影响.计算结果表明:增加沥青层厚度和弹模均能减少防水层的剪应力;增加防水层的厚度能减少防水层的剪应力,增加防水层弹模使防水层剪应力增加;增加铺装层层间粘聚力能减少防水层的剪应力;防水层与整平层之间存在脱空时,防水层容易破坏.

水泥混凝土板沥青铺装层间抗剪强度协调性分析

为了使水泥混凝土板与沥青铺装层之间粘结性能达到最佳效果,采用直接剪切试验,对水泥混凝土板沥青铺装层间抗剪强度进行了协调性研究。分析和讨论了所选4种因素间的匹配协调性和对层间抗剪强度的影响,并对层间剪切试验的剪应力-位移曲线进行了分析。试验结果表明：层间剪切破坏的发展经历了3个阶段。3个阶段中,层间粘结力、水泥混凝土板表面与沥青铺装层集料的机械咬合力和摩擦力依次发挥作用。4种因素数对层间抗剪强度的影响强弱依次为：表面处理、铺装层级配、碎石撒布量和碎石粒径。建议的最优匹配方案：沥青铺装层采用AC-20级配上限,碎石撒布量为8kg/m^2,碎石粒径为9.5-13.2mm,凿毛间距为4.0cm。

长江隧道大纵坡路面结构数值模型与分析

长大跨江海隧道主体部分离地面较深,路面设计坡度高于一般隧道路面,由于隧道内行车视线差,出入隧道车辆将频繁的加、减速或刹车制动,这大大增加了大纵坡路面结构破坏的不利因素。本文的研究对象武汉长江隧道,匝道出入口路段坡度达到了4.35%-6.00%,隧道内的最大坡度也达到4%以上,形成了典型的大纵坡路面结构特点。文章结合现有路面结构组合层次和坡度条件,建立大纵坡路面结构三维有限元模型,分析在垂直荷载和水平荷载综合作用下的隧道大纵坡路面层间剪应力和沥青表面拉应力分布状况及规律,进行大纵坡路面结构受力性能研究,为武汉长江隧道和其他大型跨江海公路隧道大纵坡路面结构设计与施工提供参考。