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
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半 径 (m ) c
85 9
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路面沥青层内剪应力的分析研究

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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
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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
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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
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( 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
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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].