李依默[1]2012年在《基于级配碎石过渡层的非线性对沥青路面结构受力影响分析研究》文中研究指明近年来，我国普遍采用半刚性基层沥青路面，但由于半刚性基层材料温缩、干缩特性，导致路面的反射裂缝较多，严重影响的该种路面的使用寿命。为了克服半刚性基层收缩问题，目前采用级配碎石基层作为过渡层，以此抑制路面反射裂缝的发生的研究越来越受到人们的关注。但级配碎石作为柔性基层，其抗变形能力较差，尤其是在重载车辆作用下，其变形具有明显的非线性，为此对级配碎石的非线性的研究成为合理使用级配碎石的技术关键。本文依托辽宁省交通厅公路管理局重点科研项目《辽宁省普通公路沥青路面级配碎石基层应用研究》，就级配碎石材料非线性特性对以下几个方面的内容进行研究：1.汇总各规范当中对于级配碎石物理技术指标的相关要求，并严格按照规程中的试验方法对试验路采用的集料进行试验，在试验路所采用的级配碎石材料均能达到规范相关标准的基础上，对级配碎石材料进行级配设计，得到骨架密实型和连续级配型两种级配的合成级配以及施工配合比。2.通过室内静回弹模量试验，对级配碎石的回弹模量进行研究，试验结果表明两种级配类型的级配碎石静回弹模量都在350MPa左右，并且回弹模量随应力变化的非线性特征比较明显；通过国、内外对级配碎石材料非线性回弹模量计算公式的分析，并且结合本项目中所选的级配碎石类型和试验得出的级配碎石最佳含水量、最大干密度，采用回弹模量计算公式E=766θ~(0.5)。3.简单介绍了弹、塑性理论和级配碎石材料非线性弹性模型，并且着重介绍了基于Abaqus有限元软件的非线性求解过程。4.通过Abaqus有限元软件的二次开发，运用非线性的理论基础以及Fortran语言对级配碎石非线性本构模型进行编译，建立级配碎石过渡层沥青路面结构的有限元模型。考虑级配碎石非线性特点，计算出各结构参数变化对弯沉、沥青层底拉应力设计指标的影响，结合设计及施工要求推荐出级配碎石过渡层沥青路面级配碎石层厚度为10～15cm，面层厚度为7～15cm。5.最后结合路面结构受力分析、国内外柔性路面的设计方法，对级配碎石基层沥青路面设计指标和标准进行了初步分析，分别提出了级配碎石过渡层沥青路面结构和级配碎石全柔性基层沥青路面结构的设计指标和标准。
刘义如[2]2007年在《柔性基层沥青路面结构设计研究》文中指出随着我国交通事业的不断发展,行车荷载与环境因素对路面结构的使用要求也越来越高。为解决传统的半刚性基层路面结构不断出现的早期破坏等问题,本文在分析国内外现有沥青路面结构设计理论与方法研究成果的基础上,针对柔性基层路面结构组合的特点,探索研究沥青路面的合理结构形式,并采用ansys有限元模型进行计算分析。通过对不同面层厚度与模量、柔性基层厚度与模量以及不同土基模量等路面结构参数条件下的理论计算,分析柔性基层路面结构路表弯沉、应力状况与结构层厚度和模量之间的规律,并在此基础上得出合理的路面结构形式。此外,本文提出的合理路面结构形式还采用了应力吸收层技术,应力吸收层是近年来比较新型的一种设计,它具有降低结构层底的荷载应力,改善整个沥青面层结构的应力状态,减少了层底应力集中程度,延长了路面使用寿命的功效,本文的研究为应力吸收层在沥青路面结构中的应用与发展,提供了一定的现实依据。本文还通过对柔性基层沥青路面结构的分析,从工程技术和经济效益等方面对柔性基层与半刚性基层路面进行比较,论证了柔性基层沥青路面相对半刚性基层路面结构的优势,从而确定柔性基层路面的可行性,为柔性基层的长远发展提供一定的依据。
赵毅[3]2010年在《西藏天然砂砾路用性能研究》文中研究指明西藏天然砂砾筑路材料资源丰富,通过广泛调查、室内试验及理论分析,对西藏天然砂砾分布及特性、天然砂砾基层沥青路面典型结构及设计方法等进行了深入的分析及研究。本文在针对西藏天然砂砾基层沥青路面研究的过程中取得了一系列的研究成果。主要研究成果有:①以气候类型为主要依据对西藏进行分区,研究了各分区天然砂砾代表级配的级配组成,分析了代表级配砂砾材料的主要工程性能。②对天然砂砾代表级配进行了重型击实Ⅱ.2标准试验,获到其最佳含水率和最大干密度。在最佳含水率和压实度98%的条件下,天然砂砾分别静压成型D×H=308mm×290mm的大试筒试件进行承载力及承载力水稳定性分析和D×H=150mm×170mm的小试筒试件进行承载力冻融稳定性分析。研究表明砂砾材料具有良好的承载力及水稳定性和冻融稳定性。③本文采用LH非线性承载力模型E = ( a+bσ3 )σ1+c和LC非线性承载力模型E = ( a+bσ30 .5)σ10.5+c分别描述天然砂砾的非线性承载力特性,通过试验及理论分析提出了天然砂砾在不同状况下的非线性承载力模型。通过多元线性回归建立了级配砂砾基层材料LH和LC非线性承载力模型的参数a、b、c与含水率、砂砾料的细度模数、19mm孔径的通过率、4.75mm孔径的通过率、0.075mm孔径的通过率的回归方程。④本文对砂砾基层沥青路面结构进行了非线性承载力条件下的结构分析,利用结构分析得到的最大竖直变形和最大层底拉应力,给出了西藏级配砂砾基层沥青路面典型结构的容许标准轴载交通量N(e设计年限内一个车道累计标准轴载作用次数(次/车道))。提出级配砂砾基层在非线性承载力条件下沥青路面新的设计方法。本文的研究成果对在西藏公路建设中进一步推广天然砂砾的应用,推进筑路技术,降低筑路成本和促进环境保护等方面具有非要重要的意义。
刘景莉[4]2012年在《高速公路级配碎石基层沥青路面结构性能研究》文中认为我国大部分高速公路为半刚性基层沥青路面结构，这种路面结构容易引发各种病害。应用级配碎石基层沥青路面可以有效改善高速公路结构性能，具有良好的发展和应用前景。首先针对级配碎石基层沥青路面进行力学分析，采用正交方法对影响路面受力状态的结构参数进行敏感性分析，再以主要影响因素为变量进行深入分析，探讨各指标的变化规律，为级配碎石沥青路面结构设计提供参考。通过ANSYS软件建立带裂缝的级配碎石基层沥青路面叁维有限元模型，研究对称荷载作用下张开型裂缝的应力强度因子随各结构层参数变化的规律，得到级配碎石基层可以有效抑制半刚性基层反射裂缝的结论。然后对级配碎石基层沥青路面设计方法进行研究，确定控制级配碎石基层沥青路面发生破坏的四个设计指标，即面层层底弯拉应变、土基顶面的竖向压应变、半刚性基层层底的弯拉应力以及级配碎石基层层顶的竖向剪切应力，推荐基于交通等级的级配碎石基层沥青路面的典型结构，供实际应用中参考。进一步将理论研究应用于张石高速试验路工程，通过埋设压力盒及应变片等方法来检测道路实际使用性能，验证理论分析结果的可靠性与所提典型结构的实用性和可行性，达到理论与实际的相互统一，为高速公路级配碎石基层沥青路面结构在全国范围内的推广应用提供理论支持和技术参考。最后通过利用全寿命周期费用分析方法进行经济效益分析，虽然级配碎石基层沥青路面的初期造价较高，但是级配碎石基层沥青路面的寿命周期总费用低于半刚性基层沥青路面，且经济分析期越长，级配碎石基层的经济优越性越明显。鉴于此，高速公路级配碎石基层沥青路面具有很好的经济和社会效益。
梁雪娇[5]2017年在《轮载作用下高寒地区沥青路面结构力学响应及损伤分析》文中进行了进一步梳理高寒地区在我国分布广泛,具有高海拔、低气温、大温差、多日照、强辐射的气候特征,自然条件恶劣,同时己建成投入运营的高寒地区沥青路面病害严重,高寒地区沥青路面结构组合设计的合理选择至关重要。既有高寒地区沥青路面结构力学响应的分析尚欠全面,多未考虑粒料及土基的非线性,亦未充分结合环境、气候特征开展轮载作用下疲劳开裂、永久变形的损伤分析。本文在国内外研究现状全面调研的基础上,利用非线性有限元法、弹性层状体系理论等,主要开展了如下工作:(1)介绍了在国际上沥青路面结构分析发展历程中占据重要地位的轴对称非线性有限元软件MichPave(MFPDS之力学分析模块),包括其本构模型、自重应力与侧向应力、边界条件、网格剖分、应力修正与收敛准则、非线性层等效回弹模量及疲劳寿命与车辙深度预估等,为后续开展高寒地区沥青路面力学响应分析奠定了基础;(2)介绍了在国际上沥青路面结构分析发展历程中占据重要地位的弹性层状体系理论软件KENLAYER(KENPAVE之柔性路面分析模块),包括多轮荷载的迭加、粘弹性分析、非线性分析和损伤分析等,从而为后续开展高寒地区沥青路面结构损伤分析奠定了基础;(3)基于半刚性、夹层式、全厚式、倒装式四种典型高寒地区沥青路面结构,考虑倒装式结构级配碎石和四种结构土基的非线性,利用MFPDS软件建立了受轮载作用的轴对称非线性有限元模型,分析了这四种结构受荷载作用下的位移、应力、应变等力学响应,横向比较了其路用性能优劣;(4)考虑沥青面层的粘弹性、级配碎石和土基的非线性及轮载的移动性,运用KENPAVE软件,建立了基于弹性层状体系理论的半刚性、夹层式、全厚式、倒装式四种沥青路面结构轮致损伤分析模型,分别从疲劳开裂和永久变形两种损伤模式出发,开展了一年春夏秋冬四个时期、一个荷载组的损伤分析,讨论了路面温度、土基春融对损伤规律的影响,明确了路面控制损伤模式及损伤程度,横向比较了四种结构的损伤规律;(5)综合力学响应和损伤分析的结果,评析了高寒地区典型沥青路面结构的适应性,提出了高寒地区适宜的沥青路面结构组合设计的相关建议。
叶勇[6]2007年在《基于ABAQUS软件的沥青路面结构非线性分析》文中指出沥青混合料是典型的粘弹性材料,在重载作用下还会表现出一定的塑性。但在以往的沥青路面结构分析时,只将其看作完全弹性来考虑,或即使考虑其粘塑性,也未能深入研究。沥青混合料的这种非线性在路面结构分析中未能很好地反映出来。对半刚性沥青路面的面层结构进行粘弹性分析,特别是对柔性基层沥青路面的整体结构进行粘弹性分析,能清楚地了解这种国际通用的路面结构性能,具有非常重要的工程意义。本文分别对半刚性基层结构的面层和柔性基层结构的整个结构层进行非线性分析,基于弹性力学、塑性力学、粘弹性力学以及非线性方程的迭代求解方法,利用有限元软件ABAQUS的强大非线性分析功能,比较深入的研究了沥青路面结构的非线性。首先,考虑半刚性基层沥青路面的面层的粘弹塑性,其他各层为弹性,在单次静载下的沥青路面的工作性能。得出了在静载的作用下,弯沉主要表现在面层,半刚性基层的对弯沉量的贡献很小;沥青混合料的沥青含量越大,粘性表现得越显着;沥青混合料具有时间性,在短时间和长时间的作用下的力学相应不同,随着时间的增长,粘性指标趋于稳定。其次,考虑在车辆动荷载作用下的路面工作性能。在动荷载作用下,各力学指标的大小也表现出波动性,总体趋向于某一稳定值。最后,对沥青路面的面层、基层、底基层考虑粘弹塑性,对路基考虑弹塑性,全面考虑路面结构的非线性。这些分析是面向柔性基层沥青路面来分析的,并得出这种基层路面的一些结果:由于面层和基层材料结构的相似性(柔性),沥青稳定碎石基层沥青路面结构受力合理、传力路线明确、变形相互协调;沥青稳定碎石基层同沥青面层一起构成全厚式沥青面层,整体性能提高。文章最后在各种分析结果的基础上,首次在国内总结提出了评价沥青路面结构的工作性能的评价指标:路面性能协调因子β,此指标能充分反映柔性基层的这种结构优良工作性能,对提高我国的路面设计水平有很好的指导意义。
郭毅[7]2010年在《西藏地区柔性粒料基层沥青路面研究》文中指出西藏地广人稀,各城市之间距离较远,而交通量相对不大。西藏有丰富的砂砾石,在这些地区的道路建设中,如路面基层采用级配碎石而不采用传统的半刚性基层,面层铺筑薄层沥青混合料,这对降低工程造价、促进西藏地区低等级道路的交通发展有积极意义。本文通过试验结合理论分析,研究了粒料基层沥青路面承载力特点,提出了西藏地区粒料沥青路面的结构分析方法,这为粒料材料在西藏交通建设中的推广和应用提供了科学依据。本文依托西藏交通科技项目《级配碎(砾)石基层沥青路面研究》,在对国内外级配碎石柔性基层沥青路面的路面结构和设计方法进行分析的基础上,对粒料基层材料的力学性能进行了分析,表明粒料材料的力学参数和材料的级配、粒料最大尺寸均有较大关系;利用有限元分析软件ANSYS,路面结构分析了不同结构柔性基层沥青路面的力学响应,得到了压应力、剪应力及土基顶面压应变随路面结构变化的规律,分析表明土基对粒料基层的影响是显着的;结合国内外在粒料基层的设计方法和设计指标以及西藏交通建设的具体特点,对西藏地区粒料基层沥青路面的设计指标进行了探讨。研究的成果对级配碎石粒料基层在西藏地区交通建设中的应用提供了重要的科学依据,同时级配碎石粒料基层路面设计方法和路面结构应力应变传播规律的提出对今后在进行路面结构设计、分析具有一定的参考价值。
董江涛[8]2008年在《级配碎石过渡层沥青路面结构研究》文中研究指明采用具有严格级配、施工要求的高质量级配碎石作为沥青面层和半刚性基层之间的过渡层,可以较好地解决半刚性基层沥青路面裂缝严重和排水差的问题。本文针对级配碎石材料的非线性,从材料和结构两方面对级配碎石回弹模量设计参数进行系统研究,采用弹性层状体系分析程序迭代方法,深入分析级配碎石过渡层沥青路面结构受力,提出其结构设计方法,并推荐合理结构。论文从级配碎石的隔离作用以及作为散粒结构所具有的对裂纹尖端应变能消散、吸收作用两方面阐释级配碎石过渡层的防裂机理。综合室内动叁轴试验确定的回弹模量模型计算得到的级配碎石过渡层模量和试验路承载板试验反算结果,并参考国外沥青路面设计方法对级配碎石模量范围的确定,根据级配碎石混合料的类型和在路面结构组合设计中的层位,推荐级配碎石在路面进行结构设计中采用的回弹模量。采用基于弹性层状体系解的KENLAYER迭代程序对级配碎石过渡层模量进行非线性分析,根据正交设计法安排参数组合,对计算结果进行极差和方差分析,得出对级配碎石过渡层模量有显着性影响的因素,再利用均匀设计法安排这些因素,最后对计算结果进行回归,得出级配碎石过渡层模量的实用计算公式。考虑级配碎石材料的非线性,采用弹性层状体系分析程序迭代方法,深入分析级配碎石过渡层沥青路面结构受力的变化。确定控制级配碎石过渡层沥青路面发生破坏的四个设计指标为:沥青层底弯拉应变、级配碎石层顶面竖向剪切应力、半刚性层底弯拉应力和路基顶面竖向压应变,提出级配碎石过渡层沥青路面结构设计方法,推荐级配碎石过渡层沥青路面合理结构。
周振华[9]2003年在《公路沥青路面结构非线性分析》文中进行了进一步梳理本文采用非线性理论，应用有限元程序MSC.NASTRAN对静载作用下的叁维沥青路面结构模型进行了数值响应分析。文中分析了路基土非线性性状对路基土模量测定和对半刚性基层、底基层模量反算的影响程度和其结构响应状况。重点比较了沥青面层作弹塑性分析时与作弹性分析时路面结构响应的不同及弹塑性分析受路面各参数变化影响的规律，同时阐述了其现实意义。最后，文中还对沥青路面破坏作了一些初步研究，提出了一些新的观点。
艾长发[10]2002年在《重载沥青路面结构分析与性能评价》文中认为沥青路面是我国高等级公路路面结构的主要形式之一。随着重载交通的出现与形成，沥青路面早期破坏现象愈来愈普遍，重载已成为影响路面服务性能和缩短路面使用寿命的重要因素之一。由于交通、环境、轴组、路基路面结构、施工质量及维修政策因时因地而异，造成路面损坏的原因也各不相同。为此，本论文从具体路面状况和理论分析两方面入手，对重载沥青路面进行结构分析与性能评价。 论文首先就国道108线广北段二期工程的路面状况调查结果，对各种路面病害的原因进行了分析，特别是附加结构响应对路面早期破坏的影响。其次，以商业软件ANSYS为计算工具，应用弹性和弹塑性理论，对重载沥青路面进行数值仿真分析，研究了路面结构在双轮车辆荷载作用下的力学响应，分析讨论了超重荷载、路面类型与结构组合对沥青路面的应力应变、承载能力及疲劳寿命等方面的影响，同时探讨了不同超限量对路面关键响应的变化规律。最后，结合具体实例，将理论分析结果与路面的实际特征和状态作了对照分析。 论文研究结果表明：施工质量和外界环境是导致路面损坏的外因；重载交通使路面关键响应增大，使路面的损坏过程加快、损坏程度加深，结构组合影响路面各结构层性能的发挥，制约着路面的使用性能和使用寿命，这两者都是路面损坏的内因。论文的研究成果对路面结构设计、公路管理及养护维修具有指导意义，为今后重载交通沥青路面设计提供了一些可供参考的有价值的思路。
参考文献：
[1]. 基于级配碎石过渡层的非线性对沥青路面结构受力影响分析研究[D]. 李依默. 沈阳建筑大学. 2012
[2]. 柔性基层沥青路面结构设计研究[D]. 刘义如. 河北工业大学. 2007
[3]. 西藏天然砂砾路用性能研究[D]. 赵毅. 重庆交通大学. 2010
[4]. 高速公路级配碎石基层沥青路面结构性能研究[D]. 刘景莉. 河北工业大学. 2012
[5]. 轮载作用下高寒地区沥青路面结构力学响应及损伤分析[D]. 梁雪娇. 西南交通大学. 2017
[6]. 基于ABAQUS软件的沥青路面结构非线性分析[D]. 叶勇. 南华大学. 2007
[7]. 西藏地区柔性粒料基层沥青路面研究[D]. 郭毅. 重庆交通大学. 2010
[8]. 级配碎石过渡层沥青路面结构研究[D]. 董江涛. 长安大学. 2008
[9]. 公路沥青路面结构非线性分析[D]. 周振华. 长安大学. 2003
[10]. 重载沥青路面结构分析与性能评价[D]. 艾长发. 西南交通大学. 2002
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