路面状态（精选3篇）
路面状态 篇1
1 路面的损坏现象及分析
为了正确地选定路面设计的极限标准, 首先应了解路面的损坏现象、类型和极限状态, 为路面设计理论与方法提供可靠的依据。
路面损坏的现象及损坏原因较为复杂, 主要包括以下破坏类型:
1.1 横向裂缝
半刚性基层沥青路面的横向裂缝多数为收缩裂缝、反射裂缝和面层温度裂缝。
(1) 隔一段距离一条, 较有规则, 且与基层材料类型关系密切, 如半刚性基层, 缝距较之松散材料要短; (2) 与交通量的大小关系不大, 无论是主干道还是一般次要道路均能出现, 裂缝往往较多从路边开始 (当然也有例外情况) ; (3) 裂缝的出现位置:首先发射路面薄弱断面处, 如雨水井处, 广场的环岛四周, 交叉口, 转角处及施工接缝处。
1.2 纵向裂缝
客观上讲, 每条高速公路都有或多或少的纵向裂缝。路堤下的地基在横向不可能是均匀一致的, 路堤的压实度在横向也不可能均匀一致, 因此, 从长期看, 路面的纵向裂缝几乎是不可避免的。但是, 有的高速公路路面产生纵向裂缝过多过早, 裂缝的宽度过长和长度过长, 严重影响路面的使用性能和使用寿命。路线设计和路基施工都应尽力避免产生严重的早期路面纵向变形。
1.3 网裂
沥青路面产生网裂的主要原因和处理原则是:
(1) 由于路面整体强度不足或基层水稳性差, 产生网裂的同时, 伴有局部沉陷变形, 应查明原因, 采取挖补根治的办法; (2) 因沥青层老化出现的网裂和细微裂缝因没有及时处理发展成网裂或半刚性基层引起的反射裂缝, 可用封面办法解决。轻微的龟裂用刷油或局部封面处治。由于基层和土基破坏引起的, 应分析原因, 采用挖补方法, 一起处治。
1.4 沥青路面出现麻面的原因
麻面和粗糙面不同, 它的表现是面层嵌缝料脱落、散失、粗骨料裸露, 缝隙明显, 表面不平整密实, 且有漏水现象, 是一种缺陷。产生的主要原因:
(1) 在层铺法施工时, 上层沥青用量偏少, 嵌缝料粒径过大、过小, 规格不当;嵌缝料数量不足或撤销不匀; (2) 在拌和法施工时, 泊石比偏小;混合料细料偏少;拌和摊铺时粗细料离析不匀; (3) 在低温季节施工.沥青油温谰低, 或雨季施工, 矿料潮湿, 都使沥青与石料粘附不好, 成型较慢, 嵌缝料和细料易于脱落; (4) 初期保养中飞散的嵌缝料末及时扫回, 行车控制不好等。
1.5 坑槽
产生坑槽的主要原因是:松散、网裂、麻面等病害未予及时处理, 扩展成为坑槽;排水不良, 雨水渗入, 使石料表面沥青膜剥离, 破坏了油石粘结, 石料松动脱出;原路面或基层的坑槽未修补平实, 以及施工中留下的质量隐患。
1.6 沥青路面出现波浪的原因
沥青路面波浪 (搓板) 产生的主要原因:
(1) 基层或原路面的波浪没有整平, 铺上面层又出现波浪; (2) 在层铺法施工时, 洒沥青不匀, 沥青多处矿料多, 油少处矿料薄, 经行车冲击, 形成波浪;或矿料摊铺时, 没有封闭交通, 车辆通过, 矿料推挤位移, 形成波浪; (3) 泛油时撤细料过多, 形成软油层和撤料不匀引起波浪。因基层的原因或面层与基层间有不稳定夹层, 应先处理基层清除不稳定夹层再修补面层。仅面层的轻微搓板, 填补沥青混合料找平, 对起伏较大的波浪, 须铲除重铺。
1.7 沥青路面出现拥包的原因
(1) 基层和面层局部结合不牢, 在气温高时, 沥青面层受行车水平力的推挤, 形成拥包; (2) 在施工和日常养护中, 局部沥青用量偏大, 矿料中细料过多;或流落在路面上的沥青未能及时清除; (3) 处治泛油不及时, 不恰当;基层局部松软也会产生拥包。
2 沥青路面的早期破坏原因与分析
2.1 高温车辙和变形问题
在高温地区、大型车辆密集及超载严重路段, 车辙已经成为沥青路面的最严重的破坏形式。例如对重载车辆多的道路, 接地压力高达0.8-1.2MPa, 如果坡道长而陡、车行速度很慢、温度又高, 将导致路面产生车辙 (可达10-40nm甚至更高) 。
2.2 由于路基压实不足引起的早期破坏
由于道路是线型结构物, 沿线的水文、地质变化十分复杂, 特别是在软土地基区段, 若地基处理不当, 路面将产生早期使用功能破坏, 主要包括:路基的不均匀沉陷导致路面产生局部沉陷、纵向裂缝;构造物使路基交界处产生差异沉降。
2.3 高速公路表面功能, 尤其是抗滑性能不足
由于表面层级配设计、石料的抗滑性能不能满足现代高速公路的要求, 高速公路表面功能下降, 抗滑性能不足。现代公众对高速公路交通安全和舒适性要求很高。路面必须有最好的抗滑性, 并在潮湿状态下没有水雾, 没有眩光, 噪声小。
3 损坏的极限标准
针对上述要求, 在路面设计中针对不同的结构层提出不同的极限标准。
3.1 路基的永久变形
为了避免路基发生剪切破坏或沉陷, 路基的永久变形应控制在一定的范围内, 以防止面层产生沉陷、车辙甚至整体性损坏, 保证面层具有良好的使用性能, 考虑到行车荷载的重复性, 所用的指标有;路基表面的垂直流变或应力;路基表面的活动剪腕力。
3.2 整体性基层和沥青面层底面的拉裂
为保证水泥 (或石灰等) 稳定材料铺成的整体性基层和沥青混合料面层在重复荷载作用下不出现疲劳开裂, 采用沥青面层或基层底面的拉应变或拉应力为设计指标。
3.3 路衰面综合弯沉
这项指标表征路面各层抵抗垂直变形的综合能力, 反映路基路面结构整体的刚度制沉陷和变形。
3.4 面层表面的剪切
在交叉路口、停车站等汽车经常起动、制动的地方, 由于垂直荷载和水平荷载共同作用而在面层表面引起推移、拥包现象, 采用面层表面轮载边缘处的应力为控制指标, 以保证外力作用下产生的剪应力小于面层材料的抗剪强度。
3.5 面层的低温缩裂
这是一项同荷载因素无关而与面层材料性能直接有关的指标。低温时面层材料因收缩受阻们产生的温度应力应小于或等于该温度时材料的抗拉强度, 以免出现裂缝。
摘要：我国对沥青路面设计方法研究的历史并不长, 1958年交通部制定了《路面设计规范 (草案) 》之后, 经历了1966年修订版、1978年修订版、1986年修订版, 以及随着我国高速公路建设的发展和公路建设水平的提高, 并经过七·五、八·五及九·五三个五年计划的广泛研究, 使我国的沥青路面设计方法逐步完善起来。目前已经制定《公路沥青路面设计规范 (JTJ-014) 》, 为我国高速公路沥青路面水平的提高发挥了重要的作用。本文根据本人多年从事施工管理、建设管理、公路养护管理等方面的工作, 以下简单阐述了沥青路面损坏的极限状态及设计原则。
关键词：沥青路面,损坏极限状态,设计,原则
参考文献
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路面状态 篇2
1 层间接触状态对沥青层底最大剪应力的影响
假设汽车荷载为标准双圆垂直均布荷载及层间受到与汽车行驶方向反向的均布水平剪力,采用滑动系数α来表征层间接触状态。现以双轮间隙中心为坐标中心,车轴方向为x轴,行驶反方向为y轴,深度方向为z轴建立直角坐标系,取x方向0～2.5δ,y方向-δ～δ范围进行计算。路面结构主要考虑基面层间的接触状态变化,其余各层之间均假设为完全连续状态。计算参数见表2。
表2中水平剪应力是汽车在行驶过程中由于车轮滚动或者加减速时产生的摩阻力,文中采用较不利的摩擦系数f=0.5进行计算,即q=p·f。通过计算确定所取路面结构最大剪应力值及位置,如表3所示。
由表3和图1中的计算结果可以看出,随着层间接触状态由完全连续变为完全滑动状态,最大剪应力一直在增大,当α增加到0.6时,最大剪应力的增加速度增大,完全滑动状态下最大剪应力比完全连续状态下几乎增大了1倍多。其次,随着层间滑动系数的增大,最大剪应力点逐渐由连续状态下的轮后0.9δ向轮中心靠拢,当层间完全滑动时,最大剪应力出现在轮中心后0.1δ处,所以在计算沥青层底最大剪应力时,其计算点位置应视层间接触状态而定。
通过计算路面结构沥青层底、基层底、底基层底拉应力,对于不同的α值,最大拉应力点位置基本不变。其中沥青层底在滑动系数小于0.5时不产生拉应力,当滑动系数大于0.5时,沥青层底出现拉应力,其最大拉应力点位于荷载圆心以下位置,而基层和底基层底在完全连续状态下就出现拉应力,其最大拉应力点均位于双轮间隙中心以下位置。如图2所示为最大拉应力随滑动系数变化关系图。
由图2可以看出,随着滑动系数增大即层间由连续状态向滑动状态变化,沥青层及底基层底最大拉应力增大,而基层拉应力变化幅度很小,这是因为底基层的模量和基层的模量相当,且基层与底基层间假设为完全连续,故基层拉应力较小,甚至是受压的;沥青层底在完全连续状态下处于受压状态,而在完全滑动状态下所受拉应力为0.126 MPa;底基层底在完全连续状态下所受最大拉应力为0.082 MPa,在完全滑动状态下所受最大拉应力为0.114 MPa,提高了28.1%。
2层间接触状态对路表弯沉值的影响
通过计算,滑动系数α变化对双轮间隙中心的弯沉有一定的影响,如图3所示为所取路面结构顶面弯沉随滑动系数α变化关系图,弯沉值由完全连续状态下的34.8(0.01 mm)增加到完全滑动状态下的41.2(0.01 mm),增加了18.34%,当滑动系数小于0.8时,弯沉值随滑动系数变化不明显;当滑动系数大于0.8时,弯沉值随滑动系数增大比较快。这说明,随着层间接触状态的变化,路面的弯沉也会受到一定的影响。
3结语
从以上分析可以看出,随着基面层间结合状态由连续向滑动转变,沥青层底的最大剪应力和层底拉应力都有明显的增大,路表弯沉值也随着滑动系数增大较快。这说明随着层间结合状态的恶化,路面结构层中的应力水平和路表弯沉都会受到一定的影响,久而久之将会对路面结构造成很大的影响,并严重影响路面的使用性能,且导致路面产生车辙、开裂等破坏。
摘要：针对半刚性基层沥青路面的特点,通过基面层间结合状态的变化,运用BISAR程序分析了其对半刚性路面结构中的应力和弯沉的影响,得出了层间结合状态的恶化会对路面结构造成很大影响的结论,以促进半刚性路面结构力学性能的研究。
关键词：半刚性基层沥青路面,层间结合,应力,弯沉
参考文献
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路面状态 篇3
本研究将车辆在路面行驶的路面相应力学化, 建立了路面结构的力学模型, 通过有限元计算将实际的混凝土路面脱空破坏情况模拟出来, 并结合试验研究结果进行对比分析, 采用Mechanic-experience方法, 分析路面结构的力学响应, 提出适合于重载交通的混凝土路面结构设计, 改善重载条件下水泥混凝土路面的使用性能和寿命。
1 计算原理
本课题组计算使用ABAQUS有限元分析软件, 采用静力分析方法, 建立了具有脱空的水泥混凝土路面板的三维模型。仅考虑竖向荷载作用在路面板上, 取单轴双轮组荷载, 不考虑纵横缝之间的传荷能力。
实际上道路路面是一方向为无限延伸, 另一方向为有限尺寸, 土基为垂直方向无限大的半空间体。水泥混凝土路面脱空状态下荷载应力研究表明路面板的荷载应力受板平面尺寸的影响很小, 故采用有限尺寸大板来模拟路面板是可行的。路面结构模型如图1所示。
1.1 计算参数确定
水泥混凝土路面板尺寸取为3×2 (m) , 混凝土弹性模量Ec=31 GPa, 泊松比取μc=0.15, 板厚hc=24 cm;地基平面尺寸为3.5×2.5 (m) , 地基弹性模量E0=200 MPa, 泊松比μ0=0.25, 材料参数表如表1所示。脱空区域高度为5cm, 位于荷载作用下方。计算中的行车荷载作用于板的正中, 采用落锤式弯沉仪 (FWD) 荷载, 在计算时将其等效于两个尺寸为23×20 (cm) 的矩形均布荷载, 其中矩形内侧边缘间距为10 cm, 如图2所示。
1.2 网格划分
ABAQUS有限元分析软件提供的网格划分有自由网格划分和结构化网格划分。自由网格对于单元形状没有限制和特定的标准。结构化网格对包含的单元有一定的限制, 对于实体来说, 映射体网格只包含六面体单元, 意味着只有规则的形状才能接受映射网格划分。考虑到脱空区域的数值计算和分析为本研究重点。
本研究模型采用自由划分网格, 路面板网格划分分为两部分:三角形脱空区和非脱空区, 对脱空区域加密网格以提高计算精度。网格划分如图3~4所示。
1.3 加载方案
为了减少计算量, 本文仅对一块路面板进行分析, 考察当轮胎胎压分别为0.7 MPa, 0.8 MPa, 0.9 MPa, 1.0MPa, 1.1 MPa时, 五种不同的脱空尺寸 (脱空半径分别为0.25 m、0.5 m、0.75 m、1.0 m) 和脱空区域填充材料 (回弹模量分别为20 MPa、40 MPa、60 MPa、80 MPa、100MPa) 对路面的影响。
计算结果及其分析:
在轮载作用下, 水泥混凝土板一般是受拉破坏, 因此板底拉应力可以视为衡量脱空对混凝土板影响程度的指标之一。由于混凝土板底的路基受压实程度的影响, 会导致土基在回弹模量上的差异:压实程度高, 土基的回弹模量大;压实程度低, 土基的回弹模量小。因此考虑了在不同轴载作用条件下, 板底填充区域分别为五种不同压实程度的土基时 (即土基的回弹模量不同) , 改变板底填充区域的大小, 水泥混凝土路面的受力情况。其板底拉应力计算结果如表2及图5所示。
/103Pa
由上述计算图表可以看出:
1) 当胎压的不断增大时, 混凝土板底最大拉应力随之大幅度增加, 当胎压从0.7 MPa变化到1.1 MPa时, 板底最大拉应力均增加了57%左右;
2) 而随着板底填充区域面积的扩大, 板底最大拉应力也逐步增加, 当板底填充区域半径小于1 m时, 板底最大拉应力增加幅度最为明显, 尤其是当填充区域半径达到0.75~1 m之间时, 板底拉应力急剧增加, 增幅约为92%, 而后填充区域半径继续扩大时, 板底拉应力稍有增加, 但变化不明显;
3) 当脱空区域填充材料模量不断减小时, 板底拉应力有逐步上升的趋势, 但由于填充材料处在弹性阶段, 因此变化不明显;
4) 最不利状态时计算结果分析。通过上述计算结果分析比较可知, 增大胎压、混凝土底部脱空半径, 或减小脱空区域填充材料模量, 都将使路面板底部拉应力大大减小。
2 结论
用有限元软件分析了在路面板弹性状态下, 不同模量、不同荷载、不同脱空面积下脱空处的受力情况, 结果表明:脱空面积越大, 板底拉应力越大;填充材料的模量越大, 板底拉应力越小。荷载 (胎压) 增大时, 板底拉应力显著增大。
摘要：建立水泥混凝土路面结构在荷载和环境因素作用下力学响应的定量模型, 是路面结构设计理论的基本依据, 水泥混凝土路面是一种弹性层状结构, 可应用弹性层状体系理论求解水泥混凝土路面问题。当混凝土面层下为具有基层、底基层或垫层的层状地基时, 可用弹性层状体系理论求解基层顶面的当量回弹模量。水泥混凝土路面板在荷载作用下会产生微小变形, 在力学分析时将其视为弹性板, 地基视为弹性地基, 将水泥混凝土路面视为弹性地基上的弹性板, 简称弹性地基板。
关键词：弹性地基,有限元分析,脱空区域
参考文献
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