基于BISAR3.0程序的沥青混凝土路面结构组合优化分析

国内的沥青路面在设计时很多时候以路面的结构设计为主,对于路面的材料设计内容重视程度不够。为对沥青路面结构组合进行优化分析,本文基于BISAR沥青路面程序软件,设计了上面层、中面层厚度及材料模量的不同工况,计算了不同工况下的沥青上、中、下面层下的弯拉应力以及沥青面层的最大剪应力,认为增加沥青面层的厚度或提升面层材料模量可减小应力的产生,提出了基于性能平衡的沥青路面结构组合优化方法,得出AC-13组、SMA-13组、SMA-16组的最佳结构组合为上面层、中面层厚度分别为6cm+6cm、6cm+6cm、6cm+7cm。

基于BISAR软件的路面结构受力分析

运用BISAR3.0计算程序对半刚性基层沥青路面结构进行分析,在不同的半刚性材料模量,不同层间接触以及不同荷载作用下,分析路表弯沉、半刚性基层层底拉应力和沥青面层层底拉应力三个指标的变化。由此得出不同情况下路面结构的受力规律,为路面结构设计提供参考。

尼日利亚与中国沥青路面结构计算对比研究

以尼日利亚某地新建公路项目为背景,结合当地气候特点及交通情况,初拟了沥青路面结构方案,基于BISAR3.0程序,计算了在相应标准轴载下各设计指标的力学响应量,并按照尼日利亚规范及中国规范的要求,分别进行路面结构验算。根据路面结构验算结果,提出了适用于本项目的分别满足尼日利亚和中国规范要求的两个沥青路面结构方案,并对比分析了此两个方案。为海外中方设计人员对尼日利亚当地路面结构计算的认识提供了重要参考。

高模量沥青路面结构力学响应及适用层位分析

为探究高模量沥青混合料在半刚性基层沥青路面结构中的合理应用层位,明确高模量沥青层的引入对路面结构受力影响的变化规律,文中选用BISAR3.0路面力学计算程序,以中下面层材料抗压模量变化、下面层材料差异、层间黏结状态、路基不同工况四类别主要影响因素开展不同深度与计算点位的路面结构受力状态的全面考察。结果表明,对于半刚性基层沥青路面,高模量沥青层的引入不会对基层的应力、应变状态产生较大影响,将高模量沥青混凝土设置在下面层的效果优于中面层,下面层模量的提高有助于减小沥青层层底的拉应变,降低幅度在40%左右,同时路面沥青面层不同深度的抗剪切变形和抗疲劳损伤能力也均有所提升;提高高模量沥青层与半刚性基层的层间接触强度可显著改善路面结构的整体受力性能,有效降低各结构层的拉应变与剪切应变;提高路基抗压模量可有效改善基层受力状态,降低半刚性基层开裂风险及由此产生的沥青面层反射裂缝问题。

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。

沥青路面基-面层间结合状态对路面应力响应的影响分析

为研究基层与面层间结合状态的失效对沥青路面内部结构应力响应和路面结构使用寿命产生的不利影响,采用BISAR3.0计算软件对不同基-面层间结合状态下沥青路面基-面层间的正应力、剪应力和相对位移突变进行分析。结果表明,基-面层间结合状态的缺失将直接导致层底拉应力和基-面间最大剪应力的大幅突变,且极有可能引起层间相对累积滑移;基-面层间不同计算点位处应力突变对层间接触状态的敏感程度有所差异,其中越靠近车轮作用中心位置,层间结合状态对应力突变的影响越大;层间滑移随着粘结作用的不断失效而增长,且其失效程度越高,相应其滑移累积越快,当层间结合状态简化柔量系数ALK>18时,基-面层间相对位移出现迅速增长。

排水沥青路面在旧路改造中的剪应力分析

结合宁宿徐旧路改造项目工程,对其改造后的排水沥青路面结构进行研究。采用壳牌计算软件Bisar3.0分析了重载、水平力及PAC模量对剪应力分布的影响。研究结果表明:宁宿徐高速公路原路面的主要病害形式为车辙,而车辙的产生与路面的荷载、水平力及PAC模量的大小有密切关系。

水泥稳定碎石基层的层底拉应力影响因素分析

针对水泥稳定碎石基层铺筑期间经常出现结构损伤的情况,运用Bisar3.0软件计算分析了轴载增加和路面基层结构参数变化对结构层底受力的影响,结果表明:在铺筑下基层时,底基层厚度减小、模量增大将引起底基层最大应力值出现不同程度的增大;铺筑上基层时,底基层厚度减小会引起底基层和下基层层底最大应力值增加,下基层厚度减小导致底基层层底最大应力值增加,对下基层层底最大应力值有相反的影响;底基层模量增加会使底基层层底最大应力值增加,下基层层底将逐渐由受拉变为受压,同时,随着下基层模量的增加底基层层底最大应力值将会减小,下基层层底由受压逐渐变为受拉。

大粒径沥青碎石下面层路面结构力学分析

采用分析软件Bisar3.0计算分析仅有荷载作用下大粒径沥青碎石与普通沥青混凝土作下面层的力学行为,说明大粒径沥青碎石作为下面层的优越性。通过分析在温度和荷载耦合作用下不同粒径的大粒径沥青碎石路面结构的应力应变规律,推荐力学性能较优的大粒径碎石下面层。

不同荷载与层间接触条件下沥青路面力学分析

利用BISAR 3.0程序,分析沪宁高速公路扩建工程的实体路面结构受力情况,得出不同荷载与层间接触条件下,路面结构拉应变、最大剪应力、竖向剪应力、拉应力的分布特征与变化规律,在此基础上,又分析了对路面使用性能的影响。结果表明:超载引起半刚性基层、沥青面层、底基层两个界面层间滑动,进而使整个路面结构受到破坏。

层间摩擦系数对路面结构受力影响分析

路面层间接触条件会显著影响道路性能。以典型沥青路面结构为依托,以壳牌设计软件BISAR3.0为计算工具,对沥青路面在不同层间接触条件下的力学响应分布进行了计算和分析。结果表明:层间非完全连续时路面结构往往处于不利的受力状态,并建议沥青路面在基层施工后一定要做好过冬防护措施。

设置级配碎石基层沥青路面结构力学分析

以沥青路面路基顶面压应变、路表弯沉为研究指标,使用Bisar3.0软件分析了级配碎石基层厚度与模量及土基模量变化对这两种指标的影响,可供同行参考。

基于灰色关联理论的沥青薄层罩面层间剪应力影响因素研究

针对薄层罩面层间黏结性能不良而导致路面出现推移、拥包、滑动等早期病害的问题,采用Bisar3.0程序讨论了典型半刚性基层沥青路面不同薄层厚度、荷载、层间接触状态和水平力系数下的薄层层间剪应力τmax大小规律,在此基础上,利用灰色关联度法对影响层间最大剪应力的因素进行了分析。结果表明:随着薄层厚度、摩擦参数、荷载和水平力系数的增大,薄层层间最大剪应力分别呈现出逐渐减小、总体增大、增大以及增大的趋势;薄层层间最大剪应力与薄层厚度、荷载、层间接触状态和水平力系数之间的灰色关联度分别为0.744 5、0.847 1、0.769 5、0.686 9,均大于0.65,表明4种因素对薄层层间最大剪应力有较大影响。

超载与层间接触状态对半刚性路面层间剪应力的影响

从超载的角度分析了半刚性基层沥青路面的剪应力变化情况,运用BISAR3.0软件计算了不同超载条件下的半刚性基层层间剪应力,并计算了层间接触状态从连续到光滑状态时层间剪应力的变化情况。结果表明：超载对层间剪应力的增加影响相对较小,而层间接触状态的变化对层间剪应力的变化有重大影响。

层间接触状态对半刚性路面的力学响应

针对半刚性基层沥青路面的特点,考虑层间光滑及层间连续两种层间接触条件,运用BISAR3.0程序分析了其对半刚性路面结构中的最大层底水平弯拉应力、水平弯拉应变及层间剪应力因素的变化规律的影响。并用MATLAB软件将各主要力学响应量进行三维化处理,对个影响因素进行了全面的比较和分析。结果表明:当层间接触条件由完全光滑变为完全连续时,半刚性基层沥青路面的力学响应分布发生明显变化。

沥青路面结构三向应力响应对比分析

以云罗高速公路长寿命试验路为依托,针对半刚性基层、刚性基层及组合式基层沥青路面的三向应力分布特性,以弹性层状体系理论为依据,以力学软件BISAR3.0为计算工具,对八种结构的三向应力进行了对比分析,研究面层厚度及各结构层模量变化对三向应力响应的影响。结果表明:提高面层模量和厚度、适当增加基层模量和土基模量可以优化沥青路面结构受力,但基层模量不宜增加太高。

低剂量水泥稳定碎石基层沥青路面结构力学分析

针对低剂量水泥稳定碎石基层沥青路面，选择我国当前高速公路和干线公路半刚性基层沥青路面典型结构型式，采用弹性层状体系力学分析软件Bisar3．0分析计算路面结构层底拉应力，并考虑基层厚度和模量、不同面层厚度对其的影响。计算结果表明：增加底基层厚度对于层底拉应力影响较小，底基层厚度增加10cm，基层层底拉应力仅降低0．023MPa；底基层模量对基层层底拉应力有显著影响，其模量越高，基层层底拉应力就越小；面层厚度对基层层底拉应力影响较大，基层层底拉应力随面层厚度的增加逐渐减小，当面层厚度在18～20cm时，水泥稳定层层底拉应力为0．086～0．082MPa。

超载和层间滑动对半刚性基层沥青路面结构损坏机理研究

对现有半刚性基层沥青路面的损坏状况进行了调查分析,得到主要原因为重载交通和基层、沥青层层间接触不佳。采用弹性层状体系,从理论上分析了超载和层间接触对路面结构响应的影响。结果表明,超载对路面结构应力、应变和位移最大值产生不利影响,而层间滑动对整个路面结构应力、应变和位移均有不利影响。半刚性基层与沥青面层和底基层两个界面在超载的作用下产生滑动,进而引起整个路面结构受力恶化导致破坏。提高面层与基层的层间粘结力和抗剪强度至关重要。

路基工作区计算的应用实例

自从《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)^([1])定义了路基工作区以后,再加上利用按层状体系理论编制的壳牌沥青路面设计软件BISAR3.0,代替原来布辛尼斯克公式计算路基工作区(该公式计算的路基工作区太小,有误),在实践中有了较多的应用,有关经验可供相关专业人员参考。

沥青路面层间接触不良危害及影响因素分析

路面层间接触条件会影响道路性能。首先分析沥青路面层间接触不良的危害,并借助Bisar3.0软件分析了层间接触不良的影响因素。无论对于规范修订还是生产实践都具有现实意义。