Compressive strength and frost heave resistance of different types of semi-rigid base materials after freeze-thaw cycles

Freeze-thaw damage is the most common disease of semi-rigid bases in cold regions, which may greatly affect the dura- bility of roadways. In this study, the compressive strength and frost resistance of four different types of semi-rigid bases （lime-fly ash-stabilized sand, cement-stabilized sand, lime-fly ash-stabilized gravel, and cement-stabilized gravel） are assessed by varying the materials content. Based on freeze-thaw and compressive strength tests, this paper presents the performance of the different materials, each having different physical properties, and the optimal amounts of materials contents are proposed.

沥青路面裂缝高聚物注浆效果试验评价研究

非开挖式注浆技术采用高聚物双组分材料注浆,能有效填充沥青路面裂缝处半刚性基层和底基层层间脱空,排出结构层水分,密封裂缝,达到补强路面结构层效果。为了评价注浆技术应用效果,通过施工过程注浆孔检测、注浆前后探地雷达图谱测试、弯沉测试以及取芯等方式来评判,结果显示注浆后裂缝处弯沉能降低20%,两侧弯沉差明显减小,三维探地雷达检测显示裂缝注浆后灰度图内部未出现异常信号,无振幅加强现象,证明裂缝处浆液被填充。

Research on China's high-grade highway design index of asphalt pavement with granular base

Based on the 2006 Chinese asphalt pavement deflection value design index, we used KENLAYER Pavement Analysis and Design software and lstOpt statistical analysis software to can-y on the nonlinear regression, this paper establish high-grade highway design equations for the compressive slrain of soil sub-base top （CSSBT） and the radial compressive stress of semi-rigid base top （RCSRBT）. The correlation coefficients inspection standard to get precise proof, which means that our granular base design equations have high credibility and can be used in the Chinese design index of asphalt pavement with granular base （APGB）.

移动荷载下道路病害的弯沉盆特性

移动荷载作用下道路弯沉盆蕴含路基、路面的病害信息,充分利用移动弯沉盆信息开展道路病害快速无损检测受到行业重要关注。该文通过分析道路病害的弯沉盆特性,为移动弯沉车开发道路病害检测方法提供技术参考。首先建立半刚性基层沥青路面有限元模型,通过设置不同类型和程度的病害有限元模型,分析在移动荷载作用下路表弯沉盆的连续变化情况。结果表明:荷载移动到病害区域时,各病害模型中路表弯沉盆的中心弯沉值均会变大;路面结构层出现横向裂缝时,弯沉盆的形状会发生明显变化,贯通性横向裂缝对弯沉盆形状的影响最明显;基层与底基层局部松散对弯沉盆形状的影响比面层松散对弯沉盆的影响更明显;土基顶部出现空洞时,弯沉盆形状变化不明显;路基唧泥病害会严重影响路表弯沉盆形状与大小。

2017-2018年北京足尺环道中心站沥青路面力学响应观测数据集

结构力学响应数据是道路服役性能的重要指标,能够有效反映道路结构内部状态。对道路工程领域有着十分重要的研究意义,特别是连续稳定的长期实车加载响应数据更是国内外常规研究手段难以获得的高价值数据。本数据集包含北京大杜社公路材料腐蚀与工程安全国家野外科学观测研究站足尺路面环道中心站半刚性结构路段2017年至2018年的连续实车加载响应数据。本数据集由专用设备采集,通过抽检、冗余存储等手段确保数据质量,并且从采集、整理和存储均有专人负责。可为沥青路面结构的力学计算、沥青路面使用性能评价及沥青路面设计模型建立提供基础数据。

大温差区高速公路半刚性基层冻融致裂损伤模型及验证

中国内陆区高速公路普遍面临着大温差冻融作用的影响,造成半刚性基层开裂而严重影响使用寿命及工作性能。厘清半刚性基层温变致裂演化过程及构建冻融致裂损伤模型是解决半刚性基层长期稳定的关键科学问题。首先,以中国“一带一路”标志性工程--—京新高速公路梧木段半刚性基层为对象,开展了不同冻融次数下的冻融循环试验,并采用超声波无损检测、核磁共振及电镜扫描等多元测试手段精细再现半刚性基层内部冻融损伤演化过程。然后,因传统半刚性基层温变开裂模型未考虑冻融作用影响及损伤后微元体承担残余温变应力的能力,故通过引入冻融渐进损伤系数,在对传统半刚性基层温变开裂模型研究优化的基础上,建立了适用于大温差区高速公路半刚性基层的冻融致裂损伤模型,并结合京新高速公路梧木段半刚性基层现场监测结果予以验证。结果表明:前6次冻融循环半刚性基层动态模量显著降低,降幅达到47.93%,然后趋于平缓;经历6次冻融后,基层内部孔隙整体上表现为孔隙增多、孔径尺寸增大,其中大孔数量占比由0增至29.8%;通过现场半刚性基层应变和温度监测数据对模型予以验证,对比误差范围为0.4%~6.0%,验证了模型的可靠性与准确性。研究结果可为大温差区高速公路半刚性基层开裂过程认知及评估提供基础理论参考。

基于截尾分布的永久路面结构可靠度分析

为建立基于实测参数变异范围的永久路面结构可靠度分析方法,首先基于概率等效原则和逆变换法建立参数“有界”性的双侧截尾分布随机数抽样方法;然后选取现行沥青路面设计规范中面层、基层和路基结构的验算指标建立极限状态方程并开发多指标可靠度计算程序,将分析结果与理论分布随机变量可靠度程序对比;最后结合实测参数变异性水平,使用建立的可靠度分析方法评估京德高速永久路面结构的工后可靠度。结果表明:截尾分布更符合工程参数的真实分布,计算的可靠度更准确;中等交通荷载等级下,京德高速的路面结构可靠度为95.2%~98.7%;在累计当量轴次失效点后,永久路面结构面层、基层和路基的可靠度值均随轴次的增大而减小,且荷载越大,可靠度值下降速率越快,可靠度也越低。

半刚性基层开裂的沥青路面承载力响应特性

为研究半刚性基层开裂对沥青路面承载力响应特性的影响,采用ABAQUS软件建立具有不同形态基层反射裂缝的沥青路面三维模型,研究其在载荷作用下的路面承载力响应特性,揭示响应机理。研究结果表明:反射裂缝越长,路面承载力响应越大。反射裂缝在贯穿路表前后,承载力响应由弱至强发生激增,反射裂缝只在一定宽度范围内影响承载力响应。给出了处治基层反射裂缝的指导建议,即结合现行方案,注意区分反射裂缝和面层裂缝,限制反射裂缝的发展。从长度、宽度、结构层位3个角度分析了反射裂缝对承载力响应特性的影响,仿真结果与现场实测结果相吻合,为研究半刚性基层沥青路面的承载力响应特性提供参考。

半刚接柱脚自复位装配式钢框架拟动力试验研究

为解决刚接柱脚自复位装配式钢框架结构在中震或大震下底层柱可能发生较大的塑性变形的问题,设计一种半刚接柱脚自复位装配式钢框架结构。对其子结构进行拟动力试验,对比框架在Taft地震波、LOS000地震波和El-Centro地震波输入及不同等级地震下的节点开口、耗能能力、刚度退化、预应力损失和应变变化。试验结果表明,钢框架在大震作用下具有良好的自复位功能和耗能能力。钢绞线平均预应力损失最多仅为1.58%,说明施加预应力的方法是可靠的。钢框架柱脚能够始终保持弹性状态,因此震后仅需修复钢梁,大大降低了修复成本。

半刚性基层沥青路面病害及其防治研究

为了提高半刚性基层沥青路面的建设水平,文章依托某国道一级公路,分析了路面反射裂缝、车辙等病害的产生原因,通过ABAQUS软件建立计算模型,分析了反射裂缝的受力和车辙的变形规律,同时提出了采取加铺玻纤格栅、确定基层预切缝间距等措施来处治路面病害,研究成果可为类似项目提供借鉴。

半刚性基层沥青路面平整度波长研究

为了研究路面平整度波长和动荷载之间的关系,识别半刚性基层沥青路面的波长范围,选择典型高速公路和3级公路作为试验道路。以重型车辆和轻型货车作为试验车辆,采用满载和空载2种工况,在试验车辆后轴安装自主研发的无线车辆轮轴振动加速度测量仪器。现场试验获取车辆轮轴竖向振动时域特征数据,经过傅里叶变换,获得车辆振动频域特征。根据频率、车速和波长之间的关系计算划分了半刚性基层沥青路面平整度波长范围。结果表明:车轴振动加速度的标准偏差可以作为车辆动载荷的直接指标,车轴振动加速度的标准偏差随车速和路面粗糙度的增加而增加;半刚性基层沥青路面的车辆振动典型频域曲线由2个主共振频率和1个次共振频率组成;路面平整度波长可划分为4个波段:0~0.2 m极短波,0.2~1.4 m短波,1.4~5.6 m中波,5.6~100 m长波;极短波和长波对车辆振动产生动荷载影响较小,短波和中波对车辆振动产生动荷载影响较大,其中1.4~5.6 m中波对车辆振动产生动荷载的影响最大。试验结果可作为半刚性基层沥青路面平整度波长波段划分的新标准,为制订半刚性基层沥青路面平整度施工控制标准提供依据。

泡沫沥青复合式冷再生混合料组成设计与性能评价

文中通过发泡试验确定了泡沫沥青的最佳发泡条件,采用马歇尔试验确定了RAP和RAI不同掺配比例下泡沫沥青的最佳掺量,测试分析了泡沫沥青复合式冷再生混合料的抗压强度、抗拉强度、水稳定性和动态模量等性能.结果表明:在发泡温度为160℃,发泡用水量为2.9%的条件下,沥青发泡效果最优;在最佳发泡条件下,RAP掺量为0%、20%、40%的三种方案对应的泡沫沥青最佳掺量分别为3.4%、3.1%、2.9%,此时,三种方案均有较好的抗压、抗拉、水稳定性,并且随着泡沫沥青冷再生混合料中RAP掺量的增加,柔化程度与抗拉性能均逐渐增大,但抗压性能与水稳定性能均有所降低.

半刚性基层裂缝修补灌浆材料与工艺研究

对公路裂缝修补工艺进行研究可发现,现有的技术较少涉及对公路半刚性基层裂缝的灌浆修补。比较各类道路修补用灌浆材料可知,水泥类灌浆材料环保高效,且价廉易得。该文提出一种快硬早强的水泥基灌浆材料,并辅以早强型减水剂和膨胀剂对其膨胀不稳定、收缩开裂等问题进行改善,其各项性能指标检测均满足灌浆要求。同时,对公路半刚性基层裂缝灌浆施工工艺和设备进行全面研究,优化钻孔压力灌浆技术,制定出最佳施工方案,供公路基层裂缝修补人员选用。

半刚性基层裂缝微创注浆耐久性评价——以江苏省内宁杭等高速为例

在高速公路沥青路面的养护工程中,常规手段难以彻底解决路面结构内部的隐性病害问题。微创注浆技术因其技术优势,逐渐被用于这类病害的修复。然而现在研究方向聚焦于注浆材料的研发和施工工艺,对于注浆技术耐久性评价关注较少。鉴于耐久性直接影响技术的使用效果和寿命延长,开展耐久性评价显得尤为重要。采用室内试验和实地路面跟踪观测两种方法评估半刚性基层裂缝注浆的效果。结果表明:养生28 d、90 d、1 a的不同龄期无侧限抗压强度恢复率分别为70.4%、70.0%、68.6%;养生7 d、28 d、90 d、1 a的地推直剪试验剪切强度分别为0.75、1.25、1.21、0.90 MPa;养生28 d冻融循环2次劈裂强度值为5.2 MPa。表明半刚性基层裂缝微创注浆并经长期使用后,无侧限抗压强度值、剪切强度值仍保持较好的水平。根据实体工程持续跟踪观测,芯样完整性高、浆液饱满、强度值未明显衰减。

基于性能提升的新型水泥稳定碎石混合料开发

水泥稳定碎石半刚性基层在国内高速公路建设中使用广泛。针对其材料特性和开裂机理,采用外掺添加剂的方式进行新型水稳混合料的开发,以收缩抗裂指标作为主要筛选依据,创新性采用振弦式表面应变计测量水稳混合料收缩应变。采用干缩、温缩、弯拉、无侧限抗压强度试验进行水稳混合料性能的对比筛选,得到添加剂的最佳组合参数,综合对比优选出最佳的添加剂材料及工艺参数。

水泥稳定砂砾半刚性基层膨胀特性研究

为了减小水泥稳定砂砾半刚性基层的拱胀变形,以依托某高速公路项目,研究了水泥稳定砂砾的膨胀特性及其影响因素。结果表明:骨架密实级配粗集料相互嵌挤作用可有效降低水泥稳定砂砾的总变形量和膨胀系数;两种集料制备的水泥稳定材料膨胀系数差异不大,水泥稳定石灰岩膨胀变形量略小;水泥稳定砂砾总变形量和膨胀系数随水泥剂量的增大持续增加,说明水泥剂量增大对水泥稳定砂砾抗拱胀性能不利。

水泥-石灰-干渣半刚性基层材料路用性能研究

结合某高速公路工程,对水泥-石灰-干渣半刚性基层材料路用性能进行研究。选择原材料,通过抗压强度、疲劳强度和抗弯拉强度确定水泥-石灰-干渣半刚性基层材料的掺量,最佳水泥、石灰、干渣掺量分别为4%、3%、70%,最后检测水泥-石灰-干渣半刚性基层路段平整度和压实度发现该路段具有较好的路用性能。

掺碱激发再生集料的水泥稳定碎石力学性能分析

为了提高建筑垃圾再生集料的再生利用附加价值,研究了不同碱激发剂对再生集料物理力学性能的强化效果,基于性能最佳原则比选了最佳碱激发剂类型和掺量,并研究了掺碱激发再生集料的水泥稳定碎石的力学性能。结果显示:碱激发剂通过改善破碎的砂浆层及填充孔隙和微裂纹的方式,对再生集料的各项物理力学指标均有明显改善,其中有机硅树脂在降低再生集料压碎值、吸水率和提高黏附性性能方面远远优于硅烷偶联剂和水玻璃溶液;掺加碱激发再生集料的水泥稳定碎石强度不低于纯天然集料的水泥稳定碎石,可以满足规范中半刚性基层的最低强度要求。

移动行车荷载下全断面半刚性基层沥青路面的动力响应分析

为了进一步了解半刚性基层沥青路面在移动行车荷载下的力学响应,以浙江某高速公路为背景,利用MIDAS GTS软件建立了全断面三维有限元模型,采用标准轴载BZZ-100对轮胎接触面积内的路面施加移动行车荷载,对路面结构各层竖向位移、正应力和剪应力的分布及变化规律进行了分析研究,研究成果可以为半刚性基层沥青路面的建设和运营提供参考。

半刚性基层路表结构设计及疲劳寿命验算

借助Abaqus软件,对半刚性基层沥青路面结构在不同工况及层间接触状态下的力学响应特性进行了深入分析。研究发现,竖向荷载、通量以及重车比例对结构的寿命具有显著影响,而水平荷载的增加则易于导致层间发生剪切破坏。此外,文章着重分析了三种不同结构层间接触状态的劣化性能演变,结果表明,层间接触的黏结能力对于结构的力学性能具有至关重要的作用。在此基础上,进一步探讨了环氧沥青结构和倒装结构的疲劳特性参数敏感性排序,并成功揭示了结构在不同荷载工况下的力学演变规律。即环氧+应力吸收层和环氧+倒装结构在标准荷载下展现出较为优异的性能,而在重载条件下,则推荐使用面层较厚的环氧+半刚性基层结构。同时,层间接触状态的变化对结构的力学性能具有显著影响,层间黏结性越好,结构越不易发生破坏。