灌入式复合路面的经济和环境效益综合评价研究

灌入式复合路面作为一种新型路面养护技术,其经济与环境效益尚不明确。本研究基于实际工程,采用生命周期评价和生命周期成本分析,量化评估了灌入式复合路面的经济成本和环境影响,并与传统铣刨重铺进行了比较。采用热图可视化方法进一步探究了路面使用寿命对评价结果的影响,明确了其实现经济和环境优势所要达到的使用寿命要求。结果表明,灌入式复合路面相比铣刨重铺在材料生产和施工阶段的能耗、碳排放和综合造价分别高5.16%、58.10%和136%。考虑路面使用寿命后,灌入式复合路面只要能比铣刨重铺多服役一年以上,就具有能耗优势。若其使用寿命能进一步达到铣刨重铺的1.58倍以上,就能实现减碳作用。经济效益方面,由于灌入式复合路面的初期投入成本较高,仅当其使用寿命远高于铣刨重铺时,如灌入式复合路面服役14年,铣刨重铺仅服役5年,才能具有经济优势。

基于XFEM的再生复合路面反射裂缝扩展研究

为了探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律,该文基于ABAQUS软件中扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂试验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据,验证了基于XFEM的有限元模型分析裂缝扩展的有效性。此外,该文建立干法油石分离再生复合路面二维模型,研究模型中施工缝宽度、预埋裂缝长度、偏转角及预设位置对裂缝尖端应力影响,结果表明尖端应力随着裂缝长度、偏转角增加而增大,而随着施工缝宽度增大呈现先减小后增大趋势,随着偏移距离变大则先增大后减小。该文研究结果有助于复合路面反射裂缝定量分析与表征,为复合路面设计及后期养护提供了参考与依据。

HET高性能抗滑表层技术在复合路面养护中的应用研究

复合路面因其特殊的路面结构,水泥混凝土板的切缝、裂缝在交通荷载和温度荷载的重复作用下,均易导致应力集中使沥青铺装层产生开裂,反复的补缝严重影响行车舒适性。本文以复合路面加铺HET-Y(A)高性能抗滑表层为例,从HET-Y(A)材料设计、混合料加工、现场施工工艺以及路用性能衰变规律来全面研究HET在复合路面养护加铺中的适用性。研究发现,HET-Y(A)具有较好的高温稳定性、水稳定性及耐疲劳性能;重交通等级条件下,服役20个月,裂缝反射率仅4%,无剪切类病害,路面抗滑、平整度均为优等级,且一直保持较好的降噪效果,认为HET-Y(A)适用于复合路面加铺,可以在同类项目中推广使用。

灌入式复合路面施工工艺及质量控制

针对干线公路路口沥青路面容易出现车辙、推移等早期病害的问题,对灌入式刚柔复合路面配合比设计及施工质量控制进行分析,并进行了试验路施工质量现场检测。分析结果表明,灌入式复合路面动态模量明显高于SBS改性沥青混合料动态模量,说明该类型路面抗变形性能、抗车辙能力及承载力更好,使用寿命也更长。

UHPC-AC复合路面沥青层剪应力试验研究

为避免超高性能混凝土(UHPC)下面层、沥青混凝土(AC)面层新型复合式路面结构发生早期破坏,利用BISAR3.0软件模拟不同水平力系数等参数下最大剪应力分布;采用斜面剪切法进行UHPC-AC层间、沥青混合料抗剪强度试验;依据规范进行沥青层剪应力指标校核分析。结果表明:复合路面沥青层内最大剪应力均出现在路表处,各计算面最大剪应力在深度方向呈对数减小;水平力系数和UHPC-AC层间结合状态对剪应力影响最为明显,沥青层内最大剪应力随水平力系数增大呈线性显著增大,随UHPC-AC层间摩擦参数增大呈抛物线变化,随UHPC层、沥青层厚度与模量变化而微变化;嵌石处理层间抗剪强度较喷洒粘结层明显提高,且随嵌石粒径、撒布量增大而增大;不同沥青混合料抗剪强度差异明显;复合路面沥青层剪应力指标校核结果说明沥青面层在早期不会发生层间破损以及路表剪切疲劳破坏。该研究为UHPC-AC复合路面结构分析与设计提供了重要计算参数。

加铺沥青层的刚柔复合路面力学特性研究

路面耐久性和承载能力对公路正常运行具有重要影响。为此,结合某公路工程实例,对其刚柔复合路面结构建立了ABAQUS数值模型,借助室内斜剪试验和拉拔试验获取了抗剪和拉拔强度,对静荷载和匀速荷载作用下路面力学响应和路面结构层动态响应进行分析。结果表明:静荷载作用下行车方向和垂直行车方向上,不同位置沥青面层层底的应力状态有所差异,横向应变的变化幅度比纵向大;基层层底的纵向和横向剪切应变相对较小;沥青路面的剪应力随着路面深度的增加先上升后下降,路面深度为5.8 cm时剪应力最大。

公路工程施工中灌入式复合路面的应用分析

基于灌入式复合路面的性能优越性,以某公路工程项目为例,对该公路施工中灌入式复合路面的应用展开分析论述。首先介绍了该工程的工程概况,然后从灌入式复合路面混合料设计、配合比设计、施工工艺、质量检测等方面进行研究。最终该工程通过了质量检测的各项指标要求,望能为同类工程提供参考。

灌浆复合路面关键施工机械设备及配套技术应用研究

灌浆复合路面是解决干线公路车辙问题的有效手段,但其存在施工组织困难、施工效率和自动化水平低的缺陷。本项目结合工程实际,研发灌浆复合路面施工机械成套技术,实现灌入施工的自动化、智能化、科学化水平,通过试验段铺筑,进一步完善灌浆复合路面施工工艺,经检测,其厚度、压实度、构造深度均满足规范的要求,全寿命周期成本显著降低。

灌入式刚柔复合路面在干线公路路口的应用研究

城市化进程的推进使得我国公路工程得到良好发展,工程规模不断扩大,应用的施工技术愈发先进。但与此同时,公路工程暴露出的质量问题逐渐增多,尤其是干线公路路口的沥青路面,出现了不同程度的病害,诸如车辙、推移等,影响了公路的使用寿命。对此,应该对灌入式刚柔复合路面深入研究,重点分析路面的级配设计、性能等,剖析灌入式刚柔复合路面在干线公路路口的应用效果,同时强化对施工过程的管控,将施工前准备、表面处理等工作做好,保证施工质量能满足现代干线公路路口建设要求。

刚柔复合路面动载响应模型的建立

根据国内外关于复合结构和动力学现有研究基础上,在充分考虑车辆、荷载、地基、路面结构模型的前提下,建立了新型的复合路面结构的模型。给出了相应的层间接触条件、边界条件、荷载条件以及传荷能力,讨论了其应用前景。

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 。

动态荷载下刚柔复合路面结构变形和应力分析

采用温克勒地基上跨接缝复合路面结构的三维有限元模型 ,分析了动力荷载下复合路面系统的最大变形和应力特性 ,比较了路表面纵向和横向上路面系统变形盆的差异 .并通过对接缝区不同层位的应力的比较分析 ,认为表面上反复竖向拉应力 (动态剪切 )

刚柔复合路面结构弯沉盆形态分析

在建立了刚柔复合路面结构模型的基础上,应用三维有限元动力学的基本方法,对动载FWD(falling weight deflectometer,落锤式弯沉仪)作用下刚柔复合路面结构路表面的弯沉盆的形态进行了分析.探讨了各层模量、厚度、脱空以及土工织物对弯沉盆形态的影响,总结了不同情况下弯沉盆形态的变化,并提出了根据弯沉盆形态判别路面结构参数的思路.

弹性地基上复合路面的受力分析

为探讨水泥混凝土路面上覆沥青层复合结构(PCC-AC)的设计计算方法,通过建立层状弹性地基上多层复合路面的统一计算模型,采用弹性地基上的多层薄板理论,得出了分离式路面和结合式路面的求解方法。并应用该方法对圆形均布荷载作用下双层地基上的沥青-混凝土复合路面进行了分析,其混凝土板底弯沉值及应力值与ANSYS有限元分析结果及规范方法吻合较好,表明用该方法计算PCC-AC结构水泥混凝土板荷载应力具有足够精度。

基于BISAR软件的半柔性复合路面层间粘结力分析

为研究半柔性复合路面层间粘结力对路面结构层应力的影响。通过拟定路面交通量以及材料参数,通过BISAR软件进行设计路面典型结构层计算,设计出以半柔性复合材料作为上面层的典型结构层以及沥青路面结构层,并研究层间粘结对半柔性复合路面弯沉、剪应力、行车方向拉应力和荷载方向拉应力的影响。结果表明层间粘结对半柔性复合路面弯沉、剪应力分布具有一定影响,建议在设计时将层间粘结作为重点考虑指标之一。

BFRC-RCC复合路面的有限元分析

建立了玄武岩纤维混凝土(BFRC)-碾压混凝土(RCC)复合路面结构有限元计算模型,分析了上、下层BFRC和RCC板的厚度、弹性模量,以及基层顶面当量回弹模量对BFRC-RCC复合路面荷载应力和温度应力的影响规律,并提出减小板底应力的建议.

弹性地基上有限尺寸复合路面板受力分析

目的为求解混凝土路面上覆沥青层复合结构路面板角弯沉和最大应力.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,忽略了沥青面层在接缝处水平连续性对路面承载力的影响,通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法.应用该方法对均布圆形荷载作用下双层地基上的沥青-混凝土复合路面进行了分析.结果采用地基反力和位移函数方程求解有沥青上面层混凝土路面板角最大应力和弯沉,其混凝土板角最大弯沉值及最大拉应力与ANSYS有限元分析结果基本一致.能够获得较为满意的结果.结论自重对板角应力基本没有影响,对弯沉及位移函数曲线形状影响很小,可忽略不计.

水平荷载对复合路面沥青加铺层结构的影响

根据实测车轮接地压力简化分布形式,采用ABAQUS有限元软件建立了PCC+AC复合路面有限元三维分析模型,考虑最不利荷位和水平力系数进行复合路面沥青加铺层力学响应的数值分析。结果表明:与仅考虑垂直荷载的传统分析相比,不同的力学指标对应的最不利荷位不同。考虑水平荷载后各力学响应指标随着水平力系数的增加而快速增大,影响程度从高至低依次是最大拉应力、最大拉应变、接缝两侧的弯沉差、MISES等效应力、最大剪应力;当水平力系数≥0.2时,加铺层中的最大拉应力和拉应变的位置将由层底转到层表(增加"表"字)面,此时加铺层表面比层底更容易产生张拉裂缝。

重载交通下CTCP-CRCP复合路面振动试验研究

对由斜向交叉缓黏结预应力混凝土上面板(CTCP)、沥青砂应力吸收层、连续配筋混凝土下面板(CRCP)组成的"三明治"式复合路面结构在不同重载车辆冲击下的加速度反应进行试验研究.首先,利用埋设的加速度计,分别测试了在轴载为100、200、300kN的重载车辆冲击下CTCP和CRCP的加速度反应谱,并采用CTCP和CRCP加速度比值的统计均值作为沥青砂应力吸收层的应力吸收因数.然后,对上述3组加速度反应谱进行傅里叶变换,获得频率谱.试验结果表明:在上述3组重载车辆冲击作用下,CTCP加速度最大峰值分别为0.022、0.039、0.059m·s^(-2),CRCP加速度最大峰值分别为0.010、0.015、0.025m·s^(-2),沥青砂应力吸收层应力吸收因数分别为3.15、3.38、3.46.该结果表明"三明治"式复合路面结构中沥青砂应力吸收层能有效缓解重载车辆对路面的冲击,适合在重载交通中应用.