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。

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。

聚丙烯防裂基布在扩建道路中的应用研究

为研究聚丙烯长丝防裂基布在高速公路路面的抗反射裂缝效果,文中通过车辆荷载试验、芯样剪切强度等试验对沥青混凝土路面面层防裂效果进行研究及评价。结果表明铺设聚丙烯长丝抗裂基布的样块裂缝贯穿时经历的加载次数是无抗裂基布样块的2.65倍,铺设聚丙烯长丝抗裂基布的芯样剪切强度比没有抗裂基布的提高46%以上。在新建半刚性基层沥青混凝土路面和旧路面接缝处,加铺聚丙烯长丝抗裂基布可以延缓路面反射裂缝的产生,提高道路工程的安全可靠性。

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。

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。

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。

半刚性路面基层养生期实验研究

文章介绍了一种实验方法,用于评估半刚性路面基层养生期的效果。该方法采用实验室模拟养生环境,通过观测和分析基层材料在不同养生时间下的力学性能、收缩性能和耐久性等指标,量化养生期对基层性能的影响。实验结果表明,适当的养生期对提高半刚性路面基层的各项性能具有显著作用。文章研究内容为优化基层材料设计和施工工艺提供了理论依据。

超载状态下半刚性基层沥青路面力学响应分析

基于弹性层状体系理论,应用BISAR软件对标准轴载和不同超载状态下半刚性基层沥青路面的力学响应进行分析,主要指标包括路表弯沉、行车方向水平拉应力和沥青面层竖向压应力。研究结果表明,超载状态下路面结构的力学响应值大幅度增长,将导致路面使用性能降低,缩短使用寿命。应加大超载运输治理力度,保障路面正常运营。

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。

灌注式半刚性路面面层复合材料试验研究

介绍了灌注式半刚性面层复合材料试验研究的成果。该项研究在大量室内试验研究的基础上 ,通过试验路实施和多年行车观测结果表明 :灌注式工艺是获得半刚性面层复合材料的一种行之有效的途径 ,采用该种方案获得的复合材料能完全满足高等级公路重载交通路面面层的路用技术性能要求。

具有碎石基层的半刚性沥青路面合理结构研究

本文在充分考虑碎石基层非线性特性的基础上，采用弹性多层体系迭代方法全面分析了具有碎石上基层的半刚性沥青路面路表弯沉、面层底面及半刚性基层底面弯拉应力，建立了路面结构层厚度与路面抗疲劳寿命的关系，并在此基础上提出了适应于重交通道路的碎石基层半刚性沥青路面合理结构。

不同类型基层沥青路面设计指标的控制

以西安—铜川高速公路改扩建工程为依托,分析半刚性基层沥青路面、复合式基层沥青路面及柔性基层沥青路面的破坏形式,并建立与之相对应的设计指标体系。采用壳牌计算软件Bisar3.0分析材料参数对路面力学响应的敏感性,从路面受力均衡角度验证各类沥青路面设计指标的合理性。结果表明:对柔性路面采取弯拉应变与面层剪应力指标进行双控,可实现基层模量的合理取值;半刚性路面与复合式路面采取基层拉应力与面层剪应力指标进行双控,可对半刚性基层模量起到牵制作用;沥青路面设计增加抗剪指标尤为必要,可对材料参数起到制约作用,实现结构设计与材料设计的双重优化。

半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析

以热弹性力学理论为基础，采用偏微分方程组的边值理论和二维奇异积分方程理论，对半刚性路面中基层已产生贯穿厚度的裂缝时的温度应力场进行了研究，得到了裂缝尖端应力强度因子的理论解，并以此对半刚性基层温缩裂缝的扩展机理进行了定量分析。

基于灰色系统理论的沥青路面使用性能预测

采用灰色系统理论方法,分别对路面强度指数、路面状况指数和路面平整度指标进行了建模和预测.利用实际路面检测数据进行模型的检验和修正,并与传统的回归分析模型进行对比.结果表明,对于公路路面这种比较离散的技术状况评价指标值,采用灰色预测方法精度有较大的提高,能够满足路面使用性能预测的要求.

基于动载荷模拟的半刚性沥青路面响应分析

提出了一种基于虚拟样机和有限元技术的半刚性沥青路面动载荷响应分析方法,可准确计算重型货车各轴的动载荷.分析动、静载荷共同作用下路面的应力、应变,有效预测路面疲劳寿命.依据车辆动力学原理,基于ADAM S平台构建重型货车-路面系统的多自由度虚拟样机模型,通过仿真得出第一轴右侧单轮和第三轴右侧双轮的动载荷变化规律;基于弹性层状体系理论建立半刚性沥青路面的3D黏弹性有限元模型,在考虑轮胎矩形印迹和动载荷动态性的基础上,分析和比较单、双轮载荷作用下的路面响应.研究结果表明,路面的疲劳破坏是动载荷引起的水平应力、横向应力和垂直应力共同作用的结果,水平应力的交变变化是破坏的主要因素;此外,重型货车的后轴双轮造成的路面疲劳断裂破坏为前轴单轮的3.96倍.

界面条件对半刚性沥青路面结构应力分布的影响

采用三维弹塑性力学模型的有限元方法,分析了层间接触条件、轴载对路表与路基顶面弯沉、结构层最大拉应力的分布与大小、界面摩擦力与界面位移的影响.揭示了层间界面条件与路面整体性能的重要关系.分析认为,界面连续问题是半刚性沥青路面易发生早期结构病害、极易发生水损坏的关键问题.对路基工作区的深度、最大弯拉应力计算点的位置及目前的高速公路半刚性沥青路面结构超载的临界荷载给出了建议值.