沥青路面层间剪应力仿真分析及黏结效果评价

路面脱层主要由剪切破坏引起,为了分析路面层间剪应力的影响因素,结合北京市气候和交通条件,建立了北京市高速公路典型路面结构的力学模型。利用ABAQUS软件对不同温度、竖向荷载、水平力系数、面层厚度、层间黏结状态等因素综合作用条件下层间剪应力的变化进行了正交仿真分析,确定了层间黏结状态为影响层间剪应力的最显著影响因素,并计算得到常温条件下的代表性剪应力。为了确定北京市高速公路沥青路面的最佳层间处置措施,利用课题组开发的基于上、中面层复合结构的剪切疲劳试验方法,制作典型上面层(SMA-13)、中面层(AC-20)及层间黏结材料(SBS改性沥青、橡胶改性沥青、SBS橡胶复合改性沥青、改性乳化沥青)的复合结构模型,以常温下的代表性剪应力作为控制应力进行了剪切疲劳试验,确定了上述黏层材料的最佳用量,并对各黏层材料进行了对比评价。相关结论对于上、中面层层间脱层和上面层网裂的进一步治理具有重要的理论意义和实际参考价值。

水稳基层水泥路面层间剪切刚度的实测与修正

为准确表征水泥混凝土路面基-面层层间接触参数,研发了可反映层间法向压应力差异的水平剪切试验仪,分2个阶段测定了层间经乳化沥青、土工布和沥青混凝土夹层等3种措施处置的水泥稳定碎石基层水泥混凝土路面的层间粘结-滑移曲线;通过回归分析建立了层间平均剪切刚度和法向压应力的关系模型;采用试算法确定了当量单圆荷载下层间剪切面的大小,并基于简单迭代法对层间平均剪切刚度进行了压应力修正,最终推荐了3种层间处置措施下的层间当量剪切刚度。研究结果表明:Ⅰ阶段的剪切试验中,层间使用乳化沥青处置的试件克服层间粘结所需的剪力最大、土工布次之、沥青混凝土夹层最小,基-面层粘结状态与层间处置措施显著相关,并直接影响着路面的结构行为,层间处置措施选择时需要在降低面层荷载应力和温度应力之间寻求平衡;与Ⅰ阶段的剪切结果相比,Ⅱ阶段的剪切试验中,3种试件的抗剪能力均显著减弱,平均剪切刚度大幅下降,不同使用阶段的路面结构层间剪切刚度差异巨大,路面结构分析时层间抗剪参数的选择须与使用状态相适应。