重载沥青路面面层剪应力
沥青路面最大剪应力分析
收 稿 日 期 : 2 1 —4 2 0 10 . 2
作 者 简 介 :陈 光 伟 (9 1 ) 男 ,安徽萧 县 人 ,博 士 ,从事 高速 公路 建 设及技 术 管理 工 作 。 1 7一 ,
7 0
沥 青 略 而 最 大 剪 应 力 分 析
陈光伟
等
and hori zontal vehi c1e oads l and was signifi cant1Y affected by the oads. The 1 maxi mum shear stresS decreased as the pavement t cknesS and hi modui i US ncreas e, and i ncreased as the
A na ys SofM a m um l i xi She rS r s a te s ofA s ha tPa m e t p l ve n
C E Gu g— HN an wei 一 。 FEI uo xi G . n C EN on s en H R g— h g
的理论 基础 。
关 键 词 : 道 x- - ; 抗 剪 ; 数 值 分 析 ; 车 辙 ; 桥 面铺 装 层 4o 程  ̄r
中 图 分 类 号 : U 1 . 1 4 2 6 7 文 献标 识码 :A 文 章 编 号 :1 7 — 7 7 1 2 4 (2 2 0 0 8 6 4 0 2)0 -0 7 —0
se . gid mi ri base hickness t and modul i us ncrease, but he t increase val was ue smal1. Thereby, t hese anal ysiS above wou] d provides an acade miC basiS for sol ng t rutti problem. vi he ng
重载作用下沥青路面的应力场分析
结 合 公 式3 4 算 不 同 轮 载 下 轮 胎 接 地 压 力 和 接 地 面 积 。 、计 其计算结果见表1 表 1 轴 重 与轮 胎 接 地 压 力 、 胎 接 地 面 积 关 系 轮
轴 重 (N) k 4 0 6 0
2 2 7
8 0
3 2 1
10 0
3 2 5
12 E+ 3 .0 0
10 E 3 . 0 +0 80 E 2 . 0 +0
( ) m
00 0 .4
00 0 .5 00 0 .6
式 中 : 一 轮 胎 接地 面 积 (m A c ): p 每 一 个轮 胎 的荷 载 ( ) 一 N。
 ̄0  ̄ 0 7 和 9 为保 证 率达 到 9 % 的 离差 范 围 0 在 此 公 式 的 基 础 上 . 定 轮 载 P 匀 分 布 在 相 当 该 接 触 面 假 均 积A的 圆面 积 上 , 圆半 径 为 r求得 接 地 压 力 : ,
降 最 大 值 发 生 在 轮 胎 与 路 面 接 触 面 的 中 心 附 近 。并 向 两 侧 逐
半 径 (m ) c
1 6 1 3 1 .8 1 .3 1 .5 1 7 1 .8 32 37 41 46 50 54 58 09 09 O9 09 3 .5 7 .8 1 10 1
1O 2
3 2 9
10 4
4 2 3
10 6
4 2 7
10 8
52 1
接地面积fm 1 2 2 c 3
l
一
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} 2予一 \—/
半 径 (m ) c
85 9
93 . O5 .5 20 2
52 9
99 .7 06 .4 20 4
路面沥青层内剪应力的分析研究
—. _ - 溉 糟 潞 8 c a r t ~ 沥 青 耀 l 0 锄 — _一 椭 襻 鹰 l 烨l l m' 灏 静¨ j 罄麟 l 2 an - 一瓣 强 1 5 m - n ・ ~ 帮 缮 2 0 a m —・ ~ 瓣霄j 鹭 } 耀3 0 c r , a
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2 各 结 构 层 参 数 对 沥 青 层 内最 大 剪
应 力 的 影 响
1 ) 沥青 层厚 度 的影 响
褰
— ・ 一 塑 ! 苎
0 . 2 ・ 薹
大 剪应 力 影 响非 常 大 . 沥 青 层 内最 大 剪应 力峰 值 出 现 的路 面 结 构 深 度 位 置 与 沥青 层 的 厚 度 关 系 非 常
密切 对 于这 里所采 用 的结 构 . 当沥 青层 较 薄 . 其 厚
度h 1小 于等 于 l l c m时. 最 大 剪应 力 峰 值 出现 在 沥
深 度 处 不 同横 向位 置 即 Y坐标 不 同时 的 剪应 力 值 . 从 而 确定 沥 青层 内最 大剪 应 力计 算 的横 向位置 即 坐标 , 发现 当 y = 0 . 2 1 m处 的剪 应 力 值 最 大 . 见表 1
表 1是不 同沥青 层 厚 时距 路 表 1 O c m 不 同横 向位 置 处 的 最 大剪 应 力 值 , 从 表 中可 以 看 出 v : 0 . 2 1 m 时剪 应 力 最 大 。从 表 1 也 可 以看 出 。 沥青 层 厚 的变 化对 剪应 力在 横 向上并 没 有 产 生什 么 影 响 . 剪 应力 最 大
沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究
沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究引言沥青路面作为重要的交通基础设施之一,承受着车辆交通荷载的作用,其性能对道路的可靠运行至关重要。
在沥青路面结构中,面层是承受车辆荷载直接作用的层次,其剪应力分析以及层间抗剪切性能研究对于确保路面的安全舒适性具有重要意义。
一、沥青路面面层剪应力分析1.1 车辆荷载对剪应力的影响车辆荷载是沥青路面承受的主要荷载,其作用会导致面层产生剪应力。
剪应力会使沥青面层产生变形,进而影响路面的平稳性和舒适性。
因此,了解车辆荷载对剪应力的影响是研究面层性能的关键。
1.2 剪应力分析方法剪应力可以通过数值模拟方法进行分析。
在模拟分析中,可以考虑车速、车型、路面结构等因素对剪应力分布的影响。
通过分析剪应力的分布规律,可以评估面层的剪切性能以及路面结构的合理性。
二、层间抗剪切性能研究2.1 层间抗剪切性能的重要性沥青路面由多层结构组成,不同层次之间的剪切性能对于路面整体的稳定性有着重要的影响。
层间抗剪切性能的研究可以评估路面结构的合理性,并提供优化设计的依据。
2.2 层间抗剪切性能测试方法常用的层间抗剪切性能测试方法包括直剪试验、剥离试验等。
通过这些试验可以获得沥青路面不同层次之间的抗剪切能力,进而评估路面结构的稳定性。
三、案例研究:某城市高速公路针对某城市高速公路,本文进行了沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究。
3.1 剪应力分析基于实际交通流量和车辆荷载,运用数值模拟方法进行了剪应力分析。
结果显示,在高负荷的路段,面层产生了较高的剪应力,对路面安全性提出了要求。
3.2 层间抗剪切性能研究通过直剪试验和剥离试验,获得了该路段沥青面层与基层之间的抗剪切能力。
结果显示,面层与基层之间的层间剪切性能不符合设计要求,需要加强结构优化措施。
结论本文通过沥青路面剪应力分析和层间抗剪切性能研究,揭示了路面结构中面层的剪应力分布规律以及面层与基层之间的剪切性能情况。
沥青面层设计参数对沥青层剪应力的影响规律
条件设定 为完全连续 。
萄 0 要 . 2
0 1 .5
搁: 01 .
Oo .5
1 1 上 面层 不 同厚 度 沥青层 剪应 力分 布规 律研 究 .
裔 0 萋 . 2
0. 5 1
2 不 同面层模 量 沥青层 剪应 力分 布规 律研 究
采用弹性层状体 系理论计 算程 序 Bsr. 改 变沥青 上 、 i 3 0, a 中、 下面层模量 , 对沥青 层 内不 同深 度 的剪应力 进行计 算 , 间接触 层
深 度 /m c
柱l 01 : .
0 3 66MP , 幅 4 。 .2 a增 %
荷 载 图 式 采 用 比利 时 接 地 面 积 与 轴 重 经 验 关 系 式 ( A= 008 .0 P+12 其 中 , 5, A为接 地面积 ,m ; c P为轮 胎荷 载 , 。该 图 N)
式 轮压和接地 面积 均随轴载 的增加而增加 , 距保持 3.5c 圆心 19 m . 不变 , 最符合 实际情 况 。因为承 担越 重货 物运 输 的车 , 统计 上 越 1 3 下面层不同厚度沥青层剪应力分布规律研究 下面层厚 度分别 为 5 c 7 c 9c m, m, m时 , 其他 各参 数保 持不 有采用高强高压 轮胎的趋势 。加载模式见 表 2 。 变, 沥青层剪应力计算结果 如图 3所示 。 表 2 加载模 式
辙 问题 显得尤 为重要 。本 文通过采 用不 同的面层厚 度、 面层 弹性 变 , 沥青层剪应力计算结果如 图 2所示 。 模量 , 应用 Bsr. i 30程序计算分析沥青层在高温重载组合作用下剪 a O3 -5 应力分布规律 , 为解决重载高温区沥青路面的车辙病害提供思路 。
浅析重载条件下沥青路面的力学响应
浅析重载条件下沥青路面的力学响应摘要:目前,沥青路面作为我国高等级公路路面结构的主要形式,已得到越来越广泛的应用。
但是,重载、超载现象的日益严重,使得沥青路面的使用寿命和服务水平受到了不同程度的影响,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。
因此,利用力学分析的方法定量地对重载沥青路面的受力响应特点和永久变形形成规律进行分析就显得尤为重要。
本文试图对不同沥青路面典型结构,考虑不同荷载作用条件,进行路面结构力学响应分析,以了解重载条件下路面结构的应力、应变规律,并为重载条件下沥青路面设计指标提供理论依据。
关键词:沥青路面;重载;力学响应1 重载概述近年来,国际道路界有一个倍受关注的名词--重载交通(Heavy—Duty)。
它是指道路通车后交通量/累计当量标准轴次(ESALS)大大超过一般水平,路面性能衰减超常规发展的现象。
根据我国当前道路车辆和交通特征,可总结为:大交通量和大规模车辆超重,车辆超重引起“重轴载”和轮胎-路面“重接触应力”,这对路面的一次性破坏较为严重,致使路面产生不同程度的早期破坏。
重载可从以下 4 方面来表征:①重载作用次数多;②车轴载荷越来越重;③轮胎-路面接触应力显著增大,且空间分布更加不均匀;④动力效应明显增大。
2 模型的建立2.1沥青路面的受力特性从力学角度考虑,路面损坏状态主要是:路面表面的过大变形,路面结构层被拉裂和路面结构层的剪切破坏。
因此进行路面结构的力学响应分析,了解面层、基层和底基层各自的应力状况以及应力特点,有助于根据其应力特点考虑路面各结构层的主要技术要求和材料设计。
2.2车轮对路面的荷载作用及其简化模型路面和轮胎之间呈现出明显的非均布效应,圆形均布荷载的简化和路面实际情况有很大区别。
荷载分布在宽度方向上将接触面分为3个区域:两边20%宽度范围的边缘区和中间60%宽度范围的中心区。
中心区与边缘区内竖向接触应力平均值的回归方程表达为:式中:为中心区平均竖向压应力;为边缘区平均竖向压应力;为轮胎内压力;作用于轮胎的竖向荷载;, 为回归系数。
沥青混凝土路面层间剪应力研究
沥青混凝土路面层间剪应力研究摘要:运用多层弹性体系理论,以games软件为力学分析工具,在双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、基面层模量变化及层间状态的不同,分析沥青路面层间剪应力的变化规律和影响因素。
研究表明:沥青路面层间剪应力受面层厚度影响不显著,通过增加面层厚度提高路面抗剪性能加重了经济成本,收效甚微;基层厚度变化对层间剪应力影响不显著,通过增加基层厚度提高沥青路面的抗剪性能不合理;基层模量增加,面层层间剪应力减小,但变化不显著,说明增加基层模量对沥青路面抗剪性能的提高作用不大;上面层与中面层模量比越大,上面层层间剪应力越大,且这种影响较为显著;在层间粘结减弱的过程中,面层层间剪应力随之减小且减小幅度显著。
关键词:道路工程;沥青路面;层间剪应力;有限元分析中图分类号:u416.217文献标识码:a文章编号:沥青混凝土路面应用较广,交通荷载情况不断变化,沥青路面结构组合形式越来越多,但jtg d50-2006《沥青混凝土路面设计规范》中主要还是将路面回弹弯沉值、层底拉应力作为设计指标,对于剪应力指标尚需进一步研究。
苏凯等认为在二、三级公路沥青面层较薄的情况下,在夏季重载、超载的作用下沥青路面出现层间剪切破坏的可能性是存在的;随基层模量增大,层间剪应力增大,而基层厚度对层间剪应力影响并不显著;层间剪应力随面层模量和厚度的增大而减小[1,2]。
肖鑫通过研究沥青路面面层层间剪应力发现:对面层内层间剪应力影响水平从大到小分别为超载、水平力和坡度[3]。
刘红平运用bisar程序对面层层间剪应力影响因素进行分析,得出层间剪应力随荷载增大而增大,在同一级别的荷载作用下,完全光滑状态时比完全连续状态时的最大剪应力要更大,并且随荷载增加,增大幅度比完全连续时增幅要大[4]。
白雪梅利用games有限元软件分析层间接触状态对沥青路面基面层间剪应力的影响,得出当层间变得不连续时,基面层间剪应力减小,但基面层间剪应力减小的幅度小于相应层间抗剪强度的减小,因而层间接触变差时会增加层间滑移破坏的机率[5]。
沥青混凝土面层及层间剪应力分析
K e r :s f c o re a e c ure h a te s y wo ds ura e c u s ;b s o s ;s e r sr s ;mo u u d ls
由于行 车荷 载的水 平力 作用 .沥青 混凝 土 面层
上 部 的 表 层 剪 应 力 和 面层 、基 层 接 触 面 的 层 问 剪 应 力 都 有 可 能 引 起 路 面 的剪 切 破 坏 。 本 文 将 汁 算 分 析
Ana y i fAs l sso pha tCo r t ur a e a nt ra i r S a r s l nc e e S f c nd I e l m na he r St e s
ZHA0 Ya z n - u
( i w yE g er gO f ei B o igTa s o a o ue u B o i 7 0 C ia H g a n i ei fc a dn r np r t nB ra , a dn 0 0 , h ) h n n i n ti g 1 0 n
襁 密
0 O
. . . .
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3 级 配 碎 石 基 层 厚 度 和 模 量 的 影 响 级 配 碎 石 基 层 对 表 层 剪 切 力 和 层 间 剪 切 力 的影 响 如 图5 图 8 示 。 ~ 所
O 1 .5
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国 画 鼬 鸯画 画 画 画 画 鲴
赵 亚 尊
( 定 『 通 运 输 局 公 路 工 程 处 ,河 北 保 定 0 1 0 ) 保 交 7 0 0
摘 要 :在 行 车荷 载 作 用 下 ,级 配碎 石 基 层 沥青 路 面 面 层 与 基 层接 触 面容 易产 生剪 切 破 坏 ,对 沥 青路 面 的 剪 应 力进 行 计 算
沥青路面下坡路段层间剪应力的分析
中粒 式 沥 青 混 凝 土
h= e 5 m
1 计 算模 型
粗 粒式 沥青混凝土
水 泥稳 定 基 层
h= e 6r a
h=3 c 8m
级 配砂 砾 底 基 层
土基
h:2 e 6r a
图2
路 面 结 料 参 数
幽 1 实 体模 型 图
由表 2可知 , 结构 层 层 底 剪应 力 随着 荷 载 的 各 增 大 而 显 著 增 大 , 且 增 长 的 幅度 大 。 当荷 载 由 而
0 7 a增 大 到 0 MP 、1 MP 、1 M a 和 . MP .9 a .1 a .3 P
1 1 %和 0 9 % 。因此 可见 , 层 底剪 应 力 均 随着 .1 .8 各 坡 度 的增大 而增大 , 中上面 层增 大幅度 最大 , 其 但是
底 部 全部 约束 , 面层 表 面作 为 自由面 , 进行 任何 约 不
束。 2 计算 条 件
本 文 分 析 时 , 胎 接地 面积 由规 范 中 的 圆形 荷 轮
质量 , 的 需 要 进 行 修 补 , 重 的需 进 行 第 二 次 铺 轻 严
筑 , 费大量 人力 、 力 和 财力 , 接 和 间 接 经 济 损 花 物 直 失都 很 大 。虽然 国 内外 的学者 在 这方 面展 开 了大 量 的研究 , 是 大多 只 针 对 沥 青 混 合 料 的 高 温 稳定 性 但
细 粒式 沥 青 混 凝 土 h= e 4r a
分析 沥青 面层 内的剪 应 力 , 分 析 沥 青路 面层 间剪 而
应力 的研 究较 少 。本 文根 据 目前 的交通 现 状 和下坡 路段 的受 力特 点 , 用 有 限元 方法 分析 了路 面坡 度 、 应
沥青面层层间剪应力的影响因素分析
4 混合料 的碾压
抗滑表层厚度 较薄 , 有 4c 只 m。混合 料摊 铺后 温度 下 降很 久性更加有利。2 s ~3混合料 , )MA 1 要求 生产过 程严格 控制混 合
快, 尤其是天冷和风大 的环 境条件 下 , 钢轮压路 机 的压 实温度 范 料级配 , 采用钢轮压路机进 行碾压 , 用“ 采 紧跟 ” 振动 ” 短距 ” “ “ 的
围较窄 , 一般 在 15℃ ~1 5℃之 间。当温 度降到 10℃时就无 原则压实。3 佛开 高速公路 采用改进型 的 S -3级配 , 5 6 3 ) MA 1 竣工后 坚实 、 、 粗 均匀 、 美观 , 基本不渗 水 , 到优 良工 程的效 达 法压实 , 有效的压 实温度仅为 3 -4 0℃ 0℃的下降幅度 , 所以钢轮 路面平整 、
压 路 机 必 须 “ 跟 ” 振 动 ” 短 距 ” 实 才 能 确 保 有 效 的 压 实 度 。 果 , 有 良好 的 路 用 性 能 。 紧 “ “ 压 具 “ 紧跟 ” 就是 两 台 钢轮 紧跟 摊 铺 机 后 , 布 置 1台 ~2台 钢 轮 紧 随 参 考 文 献 : 还
1 沥青 路面力 学基本 理论 与假设
忌任 意快速摊铺和停机 等料 现象 。对摊铺 过程 中极易 出现 的离 确 定 。
析现象 , 我部采取许 多积极 有效 的措 施 , 如调整 螺旋 布料器 的大 5 结语 小叶 片 的 安 装 , 量 减 少 摊 铺 机 合 龙 两 翼 的 次 数 , 止 出 现 刮 板 尽 防 1S -3混合料级配是一 种断级 配骨架 密实型 混合料 , )MA 1 沥 输 送 器 露 空 现 象 。 同 时 将 合 龙 翼 板 时 翼 板 角 落 滑 落 在 路 面 的冷 青用量较高 , 掺加纤 维稳定 剂 , 具有更 优 良的抗 车辙 能力和抗 滑 却料铲走 。 能力 , 而且解 决 了路 面 的渗水 问题 , 少 了路 面的 早期水 损 害。 减 由于压实混合料 的 VMA增大 , 沥青用量也相对增加 , 对路面的耐
高等级公路沥青路面剪应力分析探讨
高等级公路沥青路面剪应力分析探讨摘要:本文主要对高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素以及评价方法,进行了探讨与分析,并对剪应力的计算方法提供了合理建议。
关键词:高等级公路;沥青路面;剪应力;分布规律;评价随着我国道路工程施工技术的不断发展与创新,我国高等级公路沥青路面研究方面也取得了前所未有的发展。
据有关调查资料显示:长期以来,我国的道路工程施工技术人员虽说考虑到沥青路面出现的各种作用力,以及其可能出现的问题,但是却忽略了对公路沥青路面剪应力的分析。
但是伴随我国沥青路面在其长期发展中出现的高轮压、超载以及多渠化等不良现象的发生,导致沥青路面出现了严重的裂缝以及重载高温时较严重的车轴等质量问题。
因此,对公路沥青路面剪应力的研究,就成为了当前我国道路工程科研课题之一。
一、高等级公路沥青路面剪应力分析方法探析施工技术人员为了能够更好的将我国的路面质量做到最好,有必要对公路路面在工作状态下的应力与应变进行深入分析研究。
设计人员为了能够在设计中更好的弄清高等级公路沥青路面剪应力的分布规律,其将公路沥青路面的整体结构分成了3个层次,分别是:沥青面层、基层和路基。
然后工程技术人员在对其进行整体性计算的时候,就会根据不同的层次,对剪应力采取不同的计算法,以期能够找到高等级公路沥青路面剪应力分布特点,然后在本质上,彻底性的保障公路的路面的安全。
施工技术设计人员可以从道路表面的2厘米开始,每1厘米就进行一次间距选取,在水平方向上,按照每2厘米进行一次间距选取;我们在考虑荷载的对称性分布的过程中,可以适当采取以负荷点为圆心,以2个点的间距作为球体的半径进行负荷分析,从而计算出高等级公路沥青路面剪应力在均布荷载下的分布规律。
荷载参数取值为:p=0.7 MPa,δ=10.65 cm,计算时分别考虑水平荷载和垂直荷载,水平系数f分别取0.1,0.3和0.5等。
二、高等级公路沥青路面剪应力分布规律探析1.高等级公路沥青路面垂直方向最大剪应力分布规律。
关于沥青路面面层剪应力的几点认识
)男 , , 陕西扶风人 , 助理工程师 , 0 年毕业于长安 大学公路与城市道路专业。 2 2 0
20 0 7年 第 1 期
赵 向敏 : 于沥青路 面面层 剪应 力的几 点认 识 关
。 9・
Q Q
Q 8
20
2 2 面层 模 量不 同时最大 剪应力 随深度 变化情 况 .
中图分 类号 : 4 627 文献标识 码 : 文章 编号 :06— 5 820 )1 00 0 U 1. 1 A 10 32 (070 — 08— 3 随着重 型车辆 的增多 和高压轮 胎 的使 用 ,沥青
路面的车辙病害越来越普遍 , 车辙的出现 , 严重影响 了路面的使用寿命和服务质量 ,给路面及路面使用 者带来许多危害 , 其危害主要表现在以下几方面 :) a
距圆心距离 / c m
2
&
逞
&
聪 1 Q
1 2 1
1 20
1 0
0
15 0MP 、 0 a不同深 度 的最 大剪 应力 变化 0 a180MP , 曲线如 图 4所 示 。
O ,
图 1 不同 深度最大剪应力 图2 不同 深度最大剪应力位置
计算不同面层模量不 同深度最大剪应力时采用
路面结构为 : 面层 1 c 5 m沥青混凝土 , 基层 3 0 m水 c 泥稳定碎石 , 底基层 2 m综合稳定土, 0c 基层 回弹模 量 1 0 P, 0 a底基层回弹模量 80M a 土基回弹模 8 M 0 P ,
量 4 P , 回弹模量依次为 80MP 、 10MP 、 0M a面层 0 a1 0 a
第 1 总第 14 期( 8 期) 20 0 7年 2月
山西交通科技
浅谈重载交通作用下对沥青路面的影响
浅谈重载交通作用下对沥青路面的影响摘要:在现今市场多元化发展的今天,我国的公路交通事业也逐渐的发展壮大。
于此同时,社会经济的飞速发展也在很大程度上造成了交通重载现象,加大了交通负荷,致使沥青路面结构在使用中造成严重的损害。
本文笔者针对这一现象对重载的沥青路面进行了综合性的分析,以此进一步促进对路建工程的科学开发。
关键词:使用性能交通重载路面结构路建工程沥青路面随着我国交通路建工程的不断发展,沥青混凝土以其高度的稳定性、强度性、耐久性等优势成为重要的路面铺筑材料。
然而交通负荷的日益增多,益给沥青路面结构的使用效率与服务性能造成了严重的影响。
以下笔者就交通重载作用下对沥青路面结构所造成的影响进行综合的分析,以供参考。
1、简述沥青路面的结构功能公路主要连接于各个城镇之间,它的修建主要是为了保证社会经济得以正常发展,它属于土木构建物并且长期裸露在自然环境中。
我们所讲的路面结构通常指构成公路路面铺砌层体的构造,它主要由面层和基层、垫层等结构层构成。
在现代的交通施工条件下,根据路面结构的性能需求,在有关的矿质集料中添加路用的沥青材料铺筑不同类型的路面。
沥青路面一般按照柔性路面、刚性路面和半刚性路面或是全厚式路面力学特等的结构形式来铺筑沥青路面。
通常沥青路面的铺设必须具有一定的稳定性与平整度,甚至要求路面必须具有一定的抗滑耐磨能力,因此,在行车时要注意避免过多的扬尘和噪音对路面造成的污染。
沥青路面一般采用了粘聚力较高较强的沥青混合材料来装铺路面,这样可以使相关的矿质颗粒和基层之间粘结起来,构成凝固性能较高的整体结构,它可以有效提高路面结构的柔性与强度,使公路路面具有良好的抗滑、耐磨、耐压和防渗的优势性能。
在设计年限内的沥青路面,必须拥有承受车辆交通荷载、保持公路路面平整和抵抗车轮磨损作用,并且满足一定程度的安全舒适性和承载的稳定性等基本行车要求的道路功能。
2、沥青路面所受到的交通重载影响我们以交通荷载为基础进行分析,我国大都以单轴为100kN作为标准的轴载来设计公路沥青路面的,路面的结构设计标准主要以设计年限内累计的标准轴次为准。
基于重载车辆作用下沥青路面层间应力分析
基于重载车辆作用下的沥青路面层间应力分析探讨摘要:沥青路面的破坏机理一直是道路从业人员关注的焦点课题。
本文对沥青路面结构应力有限元分析进行详细的分析探讨,对沥青路面的设计及施工有一定的指导意义。
关键词:沥青路面、层间应力分析、有限元分析abstract: the damage mechanism of the asphalt pavement is always the focus of attention of the road from personnel issue. in this paper, the asphalt pavement structure stress a detailed analysis of the finite element analysis, this paper of the asphalt pavement of design and construction has some significance.key words: the asphalt pavement layer, between stress analysis, finite element analysis中图分类号:u416.217 文献标识码:a 文章编号:引言车辆载荷是造成路面损伤的一个主要因素。
推移和拥包等破坏现象是道路工程实践中常见破坏形式。
该现象与车辆对路面水平载荷的作用以及层间接触状态密切相关,用有限元方法对路面进行受力分析可以较为准确的揭示导致路面破坏的力学特征。
沥青路面结构应力有限元分析条件1、面结构有限元模型的基本假定采用有限元方法建立道路多层体系有限元模型时,首先,需对实际道路进行一定简化,忽略次要因素的影响,以集中对关键问题的研究。
因此,为便于进行分析,对道路的弹性层状体系作如下假定:(1)各层皆由均质、连续、各向同性的弹性材料组成;其弹性参数以弹性模量e和泊松比表征,这种材料的力学性能服从虎克定律;(2)各层平面无限大.面层和基层有一定的厚度.底基层为半无限体;(3)上层作用载荷,各层水平无限远处和底基层无限深处应力分量为零;(4)层间不出现脱空,且各层分界面之间的接触条件采用连续体系,即应力和位移完全连续。
沥青路面剪应力影响因素分析研究
板底 压浆技 术措施 ,充实 板底脱 空 ,稳 定 基层或路
基填 料 .从 而弥 补强度损 失 ,改变板 底集 中传荷 为 均布传荷 ,就 能达到延 长混凝 土路 面板块 的疲 劳破
损 周期 、保持路 面平整 完好 的 目的 ,这样 既可节 省
动 、空洞声 ,原有 裂缝不 再发 育 ,无板 块 断裂 的情
Ke wo d y r s: a p a t a e n ; s e r te s; ifue c n f co s sh l p v me t h a sr s n l n i g a t r
2 h 开放 交通 。机械 设备 根 据工 作 情况 应及 时 维 4后
O3 03 .普通 水 泥按 3 0 t 算 ,则浆 液 价格 为 . .5 ~ 4 元/ 计 2 4 t 可见超早 强水泥 砂浆 的价格并 不 比水 泥净 8 元/ 浆 高 ,因而充分 反映 了超 早强水 泥砂 浆 的推广应 用 优势。
单 价为4 0 t 0 元/,砂 和石 屑 单价 为4 元/,则浆 液 单 0 t
价 为2 6 t 6 元/。据相 关 资料 介 绍 ,普 通 水 泥 净 浆 的
配 比为 :掺 ̄ 2 1 %高效 减水剂 (0 0 t,水 灰 比为 1 2 0 元/ )
61 在水 泥 混凝 土路 面板 尚未严 重 碎裂 时 ,板 下 .
沥青路面剪应力影响因
李 平
常用沥青路面剪应力分析
图1 不同等级道路最大剪应力与深度的关系技术应用对快速路路面结构计算不同水平荷载作用下沿深度方向的最大剪应力(计算点平面坐标为(1.15d,0)),计算结果如下图所示,水平荷载为0.07MPa情况下如前所述,水平荷载为0.21MPa同水平荷载0.07MPa相似,最大剪应力自路表面175kPa增大,至深度距路表面4cm处为最大值245kPa,随后沿深度方向逐渐减小,至沥青层底94kPa。
水平荷载为0.35MPa情况下,最大剪应力自路表面404kPa减小至沥青层底94kPa。
具体计算结果见图3。
由此可知,水平荷载大小对路面结构中最大剪应力沿深度方向分布形式有较大影响;水平荷载仅影响路面结构中0-10cm范围内最大剪应力值。
图2 不同水平荷载条件下最大剪应力与深度的关系由以上计算结果可知,对于沥青路面材料,在0-10cm 范围内最大剪应力有可能大于抗剪强度,深度大于10cm 时,最大剪应力一般不会大于抗剪强度。
(2)最大剪应力水平面内分布规律为了明确在水平方向最大剪应力出现的位置在不同深度处是否具有一致性,选取X轴上不同的坐标点-0.2663m(-1.25d)、-0.245m(-1.15d)、-0.1598m (-0.75d)、-0.0533m(-0.25d)、0、0.0533m(0.25d)、0.1598m(0.75d)、0.245m (1.15d)、0.2663m (1.25d)为计算点,分别计算不同深度处各计算点的最大剪应力(路面结构组合选取快速路组合,水平力f=0.07MPa),计算结果如图4- 图5。
据图可知最大剪应力位置在深度大于7cm后出现的位置点是一直的,均为±0.75d,在0-7cm 范围内位置有一定地变化,出现的位置有±1.25d、±1.15d、±0.25d,此位置与规范指定验算位置不一致。
依据计算结果及图3-图4可知:在深度0-18cm 内最大剪应力变化较大,最大剪应力值变化范围为70-281kPa,18-24cm内最大剪应力变化不大,其数值处在68-100kPa范围内。
超载对沥青路面最大剪应力影响的三维有限元分析
超载对沥青路面最大剪应力影响的三维有限元分析
摘要:据调查,汽车超载在发展中国家是一个普遍存在的问题,特别是在我国公路上这种现象更加普遍,这将对路面结构产生很不利的影响。
本文采用三维有限元分析方法,分析了半刚性基层沥青路面结构在不同的超载量情形下最大剪应力。
关键字:最大剪应力;超载;有限元;沥青路面
沥青路面结构实际上是三维的工程构造物,承受移动的汽车荷载,结合当时路面实际交通轴载大小以及计算手段,工程中取标准轴载并编制诺谟图进行计算,随着计算水平的提高和计算工具的多样化,东南大学等单位编制了程序进行设计,极大地方便了设计。
但是随着交通轴载地增加,路面出现车辙、推移等剪切破坏越来越严重,以至于越来越多的科研单位开始关注沥青层内最大剪应力,传统地计算方法已经不能很方便地得到不同轴载作用下沥青路面的最大剪应力,三维有限元方法恰恰能够很便利地解决目前的困境。
1、最大剪应力与车辙的关系
在我国,车辙是半刚性基层沥青路面的常见病害之一。
车辙的出现直接影响驾驶员行车安全,降低路面的抗滑能力,在雨后会使辙槽内积水而致使车辆行使时发生飘滑,冬季更会由于积水而导致路面结冰。
车辙产生直接导致影响路面的平整度下降,导致路面受力不均匀,产生应力集中,削弱了面层及路面结构的整体强度,从而引发其他病害。
因此,车辙严重影响了半刚性基层沥青路面的服务质量和使用寿命。
浅议重载交通作用对沥青路面的影响
浅议重载交通作用对沥青路面的影响摘要:当前开放多元化的市场环境下,我国公路交通事业得到不断发展和壮大,同时,随着社会经济的快速运行,重载交通现象也愈加日益严重,由于重载交通作用对于沥青路面的使用性能会造成不同程度的影响和损害,针对重载沥青路面设计进行综合分析,有助于实现当前交通路建工程的科学开发。
关键词:交通公路重载作用沥青路面性能影响设计策略Abstract: The current open market environment of the diversification of, our country road transportation enterprise obtains the constant development and expansion, and at the same time, along with the social economy fast operation, heavy-load transportation phenomenon also becomes increasingly serious, due to the heavy traffic role of the asphalt pavement for performance will cause the influence of different level and damage, in view of the asphalt pavement design heavy comprehensive analysis, can help to realize the current road traffic construction engineering science development.Key Words: heavy traffic highway, asphalt pavement, performance, function influence, design strategy前言:近年来,随着交通路建工程施工材料的不断开发与应用,沥青混凝土以其较高的强度性能、稳定性以及耐久性等使用性能优势,成为现代公路交通路面结构的重要铺筑材料。
沥青路面的剪应力和容许拉应力的关系
沥青路面的剪应力和容许拉应力的关系嘿,朋友们!今天咱们来聊聊沥青路面那点事儿,就是剪应力和容许拉应力的关系哦。
你可以把沥青路面想象成一个超级有弹性的大床垫。
剪应力呢,就像是有个调皮捣蛋的小怪兽在床垫上横着蹦跶,想把床垫的结构给搞乱。
而容许拉应力呢,就像是这个床垫能承受的最大拉伸限度,就好比是这个床垫有个秘密的红线,一旦超过,它可就要“喊疼”啦。
这剪应力要是太大,超过了容许拉应力这个红线,那就相当于小怪兽把床垫蹦跶坏了,沥青路面就会出现裂缝之类的问题。
再把它们比作一场拔河比赛吧。
剪应力是一方在拼命地往侧面拽绳子,而容许拉应力就是绳子本身能承受的最大侧向拉力。
要是剪应力这个拔河选手太猛了,超出了容许拉应力这个绳子的极限,那“啪”的一下,绳子断了,在沥青路面上就意味着路面结构被破坏了。
沥青路面就像一块大大的蛋糕,剪应力像一把疯狂切蛋糕的刀,从侧面乱切。
容许拉应力就是蛋糕能承受这种侧面切割的极限。
要是这把刀太疯狂,乱切的力量超过了蛋糕的承受极限,那蛋糕可就散架了,沥青路面也就毁了。
想象沥青路面是个超级英雄的披风。
剪应力如同大风从侧面猛吹这个披风,想把它吹破。
容许拉应力则是披风制作时设定的最大抗侧风能力。
要是风太大,也就是剪应力超过了容许拉应力,那披风就会被吹得破破烂烂,就像路面出现损坏一样。
把沥青路面当作是一件紧身衣。
剪应力是有人在侧面用力拉扯这件紧身衣,而容许拉应力是这件紧身衣能承受的最大侧拉力量。
要是拉扯的力量太大,超过了紧身衣的极限,紧身衣就会被扯坏,这就如同沥青路面在剪应力超过容许拉应力时会损坏一样。
假如沥青路面是个巨大的气球。
剪应力就像有根针从侧面扎这个气球,容许拉应力就是气球能承受这种侧扎的极限。
一旦针的力量太大,超过了气球的极限,那气球就会“嘭”的一声爆掉,就如同沥青路面在应力超标时会坏掉。
沥青路面就像一个超级坚固的盾牌。
剪应力像一个巨人从侧面猛击这个盾牌,容许拉应力是盾牌能承受的最大侧击力度。
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摘 要:采用目前常用的有限元方法,对沥青路面典型结构,针对不同轴载作用下,沥青面层内部剪应力的变化规律进行了分析探
讨,研究发现了典型结构下的最大剪应力一般位于路面结构中面层,并且与轴载呈现良好的正相关关系。
关键词:重载,沥青路面,剪应力,车辙
中图分类号:U416. 217
文献标识码:A
沥青路面在荷载尤其是重载作用下,路面出现的过大车辙往 合形式特点,并参照规范中路面结构厚度与路面结构层模量的规
对不同大小的沥青路面结构进行计算分析,可知随着模型尺
基于国内大多数城市快速路、主干道的典型沥青路面结构组 寸的增加,路面表面的弯沉等数值趋于平缓。
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
4 路脊线对横坡的影响
即把 CP 点( 线形分岔点) 或变速车道起点作为路脊线的起点是不
1 路面结构有限元模型
道路等级
城市主干道 或快速路
结构层 沥青上面层 沥青中面层 沥青下面层 半刚性上基层
底基层 土基
厚度 / cm 5 6 8 40 20 —
回弹模量 / MPa 1 500 1 200 1 000 1 500 700 40
泊松比 0. 35 0. 35 0. 35 0. 2 0. 2 0. 4
第 38 卷 第 22 期
·154· 2 0 1 2 年 8 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 38 No. 22 Aug. 2012
文章编号:1009-6825(2012)22-0154-03
重载沥青路面面层剪应力分析
陈涛
( 江西省高速公路工程有限公司,江西 南昌 330000)
时,则不设置路脊线,匝道路面横坡与主线相同; 但当主线的超高 匝道越近的位置,与匝道的联系越为紧密。特别是在分( 汇) 流鼻
不能满足匝道起( 终) 点线形的需要时,应设置路脊线。
处,设计中的各种指标应更要具有连续性、统一性。
当主线与匝道 是 反 向 曲 线 时,应 设 置 路 脊 线。《公 路 路 线 设
特别应注意,当主线超高大于 3% 时,除路脊线两侧的路面横
计细则》( 总校稿) 对此做出了具体的规定:
坡的代数差应予以控制外,同时应注意分( 汇) 流鼻处的超高与其
1) 曲线超高小于 3% 时,其外侧的变速车道。
平面指标相对应。不应出现单纯为了减小代数差,而将分( 汇) 流
平行式变速车道: 在 CP 点( 线形分岔点) 保持与主线相同的 鼻处的超高人为减小,使之与平面线指标不匹配。
横坡。CP 起变化横坡至分( 汇) 流鼻达到外倾 2% 的横坡,此后, 5 结语
采用匝道超高所需的渐变率过渡。直接式变速车道: 渐变段内采
关于互通立交设计过程中端部路脊线的问题,是我们在设计
用与主线相同的横坡。此后至分( 汇) 流鼻,过渡到外倾 2% 的横 工作过程中值得关注的,结合项目实际情况,做具体分析。
细的研究。当主线与匝道为同向曲线时,变速车道全长范围内的 数值作为超高值,会造成同一超高区段内出现两个不同的超高渐
横坡应与主线相同。若分( 汇) 流鼻后紧接半径较小的曲线,则应 变率,影响车辆行驶安全性、舒适性。
视主线超高而定,当主线的超高能满足匝道起( 终) 点线形的需要
变速车道虽然依 附 主 线 设 置,但 从 车 辆 行 驶 轨 迹 来 看,距 离
XU Yong SUN Qing-nan CHEN Xi ( Beijing Zhongzi Hua’an Transportation Science and Technology Development Limited Company,Beijing 100044,China) Abstract: This paper briefly elaborated the origin and layout of interchange end ridge line,and discussed the influence of end ridge line to longitudinal,cross-sectional,at the same time put forward the design calculation method,provided guidance for interchange design. Key words: interchange,ridge line,speed change 流鼻处的横坡代数差应小于 6% 。
[3] 赵喜安. 互通式立交设计主要技术问题剖析[J]. 华东公路,
上述规定中存在着不足: 硬性规定了哪一点为路脊线的起点,
1995( 6) : 13-15.
The design discussion on interchange end ridge line
变速车道是主线与匝道过渡段,车辆在此区段内实现车速的 合适的,而实际路脊线的起点位置应根据超高渐变率计算而来。
转换。分( 汇) 流鼻是车辆驶入或驶出匝道的分界点,其附近的区
变速车道分( 汇) 流鼻处的超高应根据匝道上紧邻分( 汇) 流
段不仅在平面和纵面设计上有严格的要求,在横坡设计上也需仔 鼻的圆曲线半径、超高渐变率计算而来。若在此点规定某一特定
往是由于沥青混凝土材料受到的剪切应力超过了材料自身的剪 定,本研究采用沥青路面结构参数如表 1 所示。
切强度而导致的 塑 性 破 坏。因 此,分 析 在 轴 载 作 用 下,尤 其 重 载
表 1 沥青路面结构参数
交通条件下,沥青 面 层 内 部 的 剪 应 力 变 化 规 律,可 以 判 断 沥 青 层 内部出现车辙的临界位置,对于沥青混凝土结构层的材料与结构 的优化设计具有指导意义。本文采用有限元方法,对上海地区的 沥青路面典型结 构,针 对 不 同 轴 载 作 用 下,分 析 沥 青 面 层 内 剪 应 力的变化规律。
坡。分( 汇) 流鼻外的超高过渡与平行式相同。
参考文献:
2) 曲线超高大于 3% 时,其外侧的变速车道。
[1] JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].
在分( 汇) 流鼻处采用外倾 1% 的横坡。其过渡方法与规定 [2] JTG / T D20-2009,公路路线设计细则( 总校稿) [S].