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沥青路面典型裂缝湿度场数值模拟

吉林大学学报（工学版） 2022年第10期52卷 2343-2351页

作者：于晓贺罗蓉柳子尧黄婷婷束裕武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 湖北交通投资集团有限公司武汉430101 湖北省公路工程技术研究中心武汉430063 武汉市政工程设计研究院有限责任公司武汉430023

为明确沥青路面典型裂缝萌生与发展时的湿度状态,进行了沥青路面表面裂缝和反射裂缝的湿度场模拟,明确了表面裂缝和反射裂缝处深度与水气浓度的变化规律。研究结果表明:本文建立的双正弦函数模型可以较好地描述大气相对湿度变化规律;表... 详细信息

为明确沥青路面典型裂缝萌生与发展时的湿度状态,进行了沥青路面表面裂缝和反射裂缝的湿度场模拟,明确了表面裂缝和反射裂缝处深度与水气浓度的变化规律。研究结果表明:本文建立的双正弦函数模型可以较好地描述大气相对湿度变化规律;表面裂缝处的水气浓度低于正常路面处的水气浓度,反射裂缝处的水气浓度高于正常路面处的水气浓度,可以作为实际湿度状态下裂缝的萌生与发展规律研究和沥青路面服役性能合理评价的理论依据。

关键词：道路工程沥青路面湿度场表面裂缝反射裂缝水气浓度

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接缝处弯沉对机场复合道面反射裂缝的影响

公路交通科技 2023年第8期40卷 63-70,145页

作者：韦福禄凌建明中国建筑第八工程局有限公司上海200122 华设设计集团北京民航设计研究院有限公司北京101312 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

为研究机场复合道面PCC层接缝变形与反射裂缝的关系,采用ABAQUS有限元软件建立了复合道面三维有限元精细化模型,运用内聚力单元模拟了沥青层的损伤及开裂过程,提出了以退化因子及断裂面积率表征沥青层所受的整体损伤,开展正交试验分析了... 详细信息

为研究机场复合道面PCC层接缝变形与反射裂缝的关系,采用ABAQUS有限元软件建立了复合道面三维有限元精细化模型,运用内聚力单元模拟了沥青层的损伤及开裂过程,提出了以退化因子及断裂面积率表征沥青层所受的整体损伤,开展正交试验分析了PCC层的板底脱空范围、接缝传荷系数、PCC层与沥青加铺层的层间摩擦系数及沥青加铺层厚度这4个因子对反射裂缝影响的显著性。基于显著性分析结果研究了板底脱空及接缝传荷系数与反射裂缝的内在联系,分析了弯沉、弯沉差与反射裂缝的相关关系。结果表明:仅受飞机荷载作用时,复合道面板底脱空对沥青加铺层反射裂缝有显著性影响,而通过改善层间黏结和增加沥青加铺层厚度对防治反射裂缝作用不大;沥青加铺层的反射裂缝与PCC层接缝处的弯沉和弯沉差紧密相关,采用弯沉差指标表征PCC层接缝变形对沥青加铺层反射裂缝的影响适应性更好;当PCC层存在板底脱空病害时,单侧脱空更易引起反射裂缝;良好的接缝传荷能力可有效减小接缝处的弯沉,延缓沥青加铺层的反射裂缝。因此,复合道面的防反设计应注意加强沥青层底部的抗开裂能力,建议采取措施恢复与提高接缝传荷系数,这对防治反射裂缝非常有效,尤其是对存在单侧脱空病害的情况。

关键词：道路工程反射裂缝有限元法复合道面弯沉

基于XFEM的再生复合路面反射裂缝扩展研究

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北京工业大学学报 2023年 478-485页

作者：黄钰程吴挺骏窦维禹李涛安徽省交通控股集团有限公司苏州大学轨道交通学院

为了能够探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律,该文基于ABAQUS软件中扩展有限元(extended finite element method,XFEM)方法模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂试验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据,验证基于XFEM... 详细信息

为了能够探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律,该文基于ABAQUS软件中扩展有限元(extended finite element method,XFEM)方法模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂试验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据,验证基于XFEM的有限元模型分析裂缝扩展的有效性。此外,该文建立干法油石分离再生复合路面二维模型,研究模型中施工缝宽度、预埋裂缝长度、偏转角及预设位置对裂缝尖端应力影响,结果表明尖端应力随着裂缝长度、偏转角增加而增大,而随着施工缝宽度增大呈现先减小后增大趋势,随着偏移距离变大则先增大后减小。该文研究结果有助于复合路面反射裂缝定量分析与表征,为复合路面设计及后期养护提供了参考与依据。

关键词：复合路面反射裂缝裂缝扩展规律沥青混凝土扩展有限元半圆弯曲试验

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黏聚区模型在沥青路面反射裂缝模拟中的应用

交通运输工程学报 2018年第3期18卷 1-10页

作者：周正峰蒲卓桁刘超西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学道路工程四川省重点实验室四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

结合ABAQUS有限元软件,分析了基于牵引力-分离法则的三维黏结单元本构模型与参数;通过对单一黏结单元施加位移荷载,对比了不同初始损伤与完全失效准则组合下,加载过程中单元应力、位移和应变能的理论计算结果与数值模拟结果,以验证黏结... 详细信息

结合ABAQUS有限元软件,分析了基于牵引力-分离法则的三维黏结单元本构模型与参数;通过对单一黏结单元施加位移荷载,对比了不同初始损伤与完全失效准则组合下,加载过程中单元应力、位移和应变能的理论计算结果与数值模拟结果,以验证黏结单元的可靠性;将黏结单元布设在开裂基层上方沥青面层可能发生反射开裂的部位,应用黏聚区模型模拟裂缝的发展过程,研究了黏结单元参数和面层厚度对裂缝扩展的影响。分析结果表明:当黏结层刚度由40GN·m-3下降到20GN·m-3时,单侧荷载与对称荷载作用下黏结层中分离位移的比值由1.52增大到13.52,单侧荷载作用下黏结层中剪切位移与张开位移的比值由1.52增大到11.32,说明当潜在裂缝扩展区刚度降低时,沥青层易于产生Ⅱ型剪切裂缝;在交通荷载作用下,沥青面层损伤开裂的路径为首先沥青面层底部发生损伤并向上发展,随后路表轮载作用处附近发生损伤并向下发展,在损伤贯穿沥青面层后,潜在裂缝扩展区刚度的继续下降将使损伤沿道路横向继续扩展;在面层厚度以2cm的梯度由16cm增加到22cm的过程中,黏结层中分离位移分别降低了32.31%、15.22%、9.63%,剪切位移与张开位移的比值由3.24降低到1.10,说明增加面层厚度能有效延缓反射裂缝的扩展,但此延缓效果随着面层厚度的增加而减弱,并且使得面层反射开裂类型由Ⅱ型剪切型开裂逐渐趋于Ⅰ、Ⅱ型混合模式开裂。

关键词：路面工程沥青路面反射裂缝黏聚区模型有限元分析

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基于XFEM的再生复合路面反射裂缝扩展

北京工业大学学报 2023年

作者：黄钰程吴挺骏窦维禹李涛安徽省交通控股集团有限公司苏州大学轨道交通学院

反射裂缝是复合路面的主要病害之一，为了能够探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律，该文基于ABAQUS软件中扩展有限元（XFEM）方法模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂实验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据，验证基... 详细信息

反射裂缝是复合路面的主要病害之一，为了能够探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律，该文基于ABAQUS软件中扩展有限元（XFEM）方法模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂实验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据，验证基于XFEM的有限元模型分析裂缝扩展的有效性。此外，该文建立干法油石分离再生复合路面二维模型，研究了模型中施工缝宽度、预制裂缝长度、偏转角及预设位置对裂缝尖端应力影响，结果表明尖端应力随着裂缝长度、偏转角增加而增大，而随着施工缝宽度增大呈现先减小后增大趋势，随着偏移距离变大则先增大后减小。该文研究结果有助于复合路面反射裂缝定量分析与表征，为复合路面设计及后期养护提供了参考与依据。

关键词：复合路面反射裂缝扩展有限元 SCB

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半刚性基层开裂后沥青路面寿命预估方法研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2023年第10期42卷 45-52页

作者：房娜仁胡士清吴朝玥孙耀宁韩金川天津城建大学土木工程学院天津300384 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 中国公路工程咨询集团有限公司北京100000 长安大学公路学院陕西西安710064 天津市赛英工程技术咨询有限公司天津300384

依据“半刚性基层沥青路面疲劳寿命由裂缝产生和裂缝扩展两阶段组成”这一路面疲劳寿命预估准则,提出以防治反射裂缝为目的的半刚性基层沥青路面疲劳寿命预估方程,该方程由起裂阶段寿命和裂缝扩展阶段寿命两部分组成,并以喀叶墨高速公... 详细信息

依据“半刚性基层沥青路面疲劳寿命由裂缝产生和裂缝扩展两阶段组成”这一路面疲劳寿命预估准则,提出以防治反射裂缝为目的的半刚性基层沥青路面疲劳寿命预估方程,该方程由起裂阶段寿命和裂缝扩展阶段寿命两部分组成,并以喀叶墨高速公路为例验证了该方程的准确性。结果表明:温度荷载作用下应力强度因子K_(1)明显小于交通荷载作用时产生的剪切型应力强度因子K_(2);反射裂缝扩展过程中,裂缝扩展前期受温度和荷载共同影响,后期主要受交通荷载的影响;在半刚性基层出现贯穿裂缝的情况下,路面起裂寿命很小,几乎可以忽略不计,因此裂缝处对应的沥青层底很容易开裂;在裂缝扩展阶段,面层厚度对半刚性基层沥青路面反射裂缝扩展寿命影响最大,其次为面层模量,基层厚度和模量对其影响较小。因此可通过增大面层厚度或减小面层模量的方式,提高半刚性基层沥青路面使用寿命。

关键词：道路工程半刚性基层沥青路面寿命预估 Paris公式反射裂缝

基于半刚性基层强度控制的反射裂缝防治对策研究

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公路 2022年第9期67卷 51-60页

作者：房娜仁胡士清李琪琪王选仓王钱张春安天津城建大学土木工程学院天津市300384 中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉市430056 长安大学公路学院西安市710064 中建六局(天津)绿色建筑科技有限公司天津市300384

针对高速公路沥青路面结构中半刚性基层易在施工期开裂并逐渐发展成反射裂缝这一病害,以水稳碎石基层为研究对象,以西尔斯和不里恩公式、灰色关联度方法为理论基础,进行了无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、振动压路机现场压实试验... 详细信息

针对高速公路沥青路面结构中半刚性基层易在施工期开裂并逐渐发展成反射裂缝这一病害,以水稳碎石基层为研究对象,以西尔斯和不里恩公式、灰色关联度方法为理论基础,进行了无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、振动压路机现场压实试验,得到了水稳碎石基层强度形成机理;提出了水稳碎石基层强度形成规律;建立了不同压实度、含水量及温度对水稳碎石基层强度的影响关系拟合公式;进而提出了大厚度水稳碎石基层压实度控制方法,从控制施工期内基层强度角度给出了半刚性基层反射裂缝防治对策。结果表明:养生龄期相同时,水稳碎石基层强度与压实度和温度成正比;压实度、含水量和温度与水稳碎石基层强度的关联度均大于0.6,各因素与水稳碎石基层强度关联性较好,3种因素对水稳碎石基层强度的影响程度排序依次为压实度、含水量、温度。根据喀叶墨高速公路扩建工程试验路段的现场情况,推荐采用重型压路机进行大厚度水稳碎石基层压实作业;经验证,大吨位压路机复压碾压次数达到3遍时,水稳碎石基层压实度达到最大值。

关键词：道路工程半刚性基层沥青路面反射裂缝基层强度压实度

基于Overlay Test微表处混合料抗反射开裂性能研究

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公路 2023年第6期68卷 446-454页

作者：苏纪壮汲平王鑫洋高国华吴思山东高速工程检测有限公司济南市250002 山东省高速公路技术和安全评估省重点实验室济南市250002 大宗固废材料在交通领域循环利用行业研发中心济南市250002

为评价微表处混合料抗反射裂缝性能,采用Overlay Test(以下简称OT)试验测试了不同乳化沥青类型、级配组成、不同试验温度、冻融循环及浸水后微表处混合料的抗反射裂缝性能。研究过程中采用加载周期、荷载损失率、总断裂能、初始荷载峰... 详细信息

为评价微表处混合料抗反射裂缝性能,采用Overlay Test(以下简称OT)试验测试了不同乳化沥青类型、级配组成、不同试验温度、冻融循环及浸水后微表处混合料的抗反射裂缝性能。研究过程中采用加载周期、荷载损失率、总断裂能、初始荷载峰值及临界断裂能为评价指标。研究结果表明:加载周期、荷载损失率及总断裂能可以评价试样的抗反射裂缝性能,初始荷载峰值和临界断裂能仅能评价裂缝产生初期混合料的抗反射裂缝性能;25℃时微表处混合料表现出良好的抗反射开裂性能,其中使用SBR改性乳化沥青的微表处混合料抗反射裂缝性能优于SBS改性乳化沥青,微表处混合料采用MS-3型级配时的抗反射裂缝性能优于MS-2型级配;不同试验条件对微表处混合料的抗反射裂缝性能产生的影响效果不同,试验温度和冻融循环作用对微表处混合料的抗反射裂缝性能的影响最显著。

关键词：道路工程微表处混合料 Overlay Test 反射裂缝乳化沥青

基于GPR正演技术的路面反射裂缝图像解译研究

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2023年第1期42卷 36-44页

作者：罗蓉李冲程博文于晓贺冯光乐武汉理工大学交通学院湖北武汉430063 湖北省公路工程技术研究中心湖北武汉430063

为了解决探地雷达图像的病害识别问题,基于有限元法求解三维电磁波波动方程,并编写MATLAB代码进行数值模拟,依托汉十高速路面芯样检测数据建立三维道路真实模型,并建立多种不同损伤程度、形状的反射裂缝,分析电磁波在反射裂缝不同发展... 详细信息

为了解决探地雷达图像的病害识别问题,基于有限元法求解三维电磁波波动方程,并编写MATLAB代码进行数值模拟,依托汉十高速路面芯样检测数据建立三维道路真实模型,并建立多种不同损伤程度、形状的反射裂缝,分析电磁波在反射裂缝不同发展阶段的传播规律。结果表明:随着反射裂缝深度的变化,探地雷达图像存在显著的差异,反射电压与裂缝深度存在一定的线性关系,通过实际电压图像可以计算路面反射裂缝的深度。研究结果为分析高速公路路面裂缝病害图像提供理论基础。

关键词：道路工程探地雷达检测剖面病害模型正演反射裂缝反射波幅图像解译