沥青路面拱胀病害成因研究综述

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作者 王勇 赵战 +3 位作者 袁江 汪波 丁新胜 程怀磊 《市政技术》 2025年第3期107-114,147,共9页

沥青路面拱胀病害已成为我国西北地区常见的路面病害之一。因此,对沥青路面拱胀病害的研究成果进行了综述,系统地总结了该种病害的特征、形成机理和主要影响因素。研究结果表明,沥青路面拱胀病害主要源于温度作用下,半刚性基层中产生的... 沥青路面拱胀病害已成为我国西北地区常见的路面病害之一。因此,对沥青路面拱胀病害的研究成果进行了综述,系统地总结了该种病害的特征、形成机理和主要影响因素。研究结果表明,沥青路面拱胀病害主要源于温度作用下,半刚性基层中产生的温度应力超过了其临界抗压强度,使得基层拱起并发生开裂,进而将沥青面层拱起,最终表现为路面拱胀。拱胀病害通常以全幅拱起的形式出现,拱胀宽度一般为20~200 cm,间距为50~200 m,拱胀高度通常为1~5 cm。该病害多发于温度较高的夏季,影响拱胀病害形成的主要因素包括温度、含盐量、级配类型、水泥剂量(质量分数)、施工季节和摊铺方式。基于现有研究,后续工作可以进一步探讨拱胀病害的形成机理,划分拱胀病害的严重程度,并深入分析多因素耦合作用对拱胀病害的影响。该研究成果可为预防与处置沥青路面拱胀病害提供更为有效的理论依据和实践指导。 展开更多

关键词 道路工程 沥青路面 拱胀病害 影响因素

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半刚性基层沥青路面车辙等效温度 被引量：1

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作者 杨瑞康 金添 +3 位作者 刘黎萍 孙立军 袁江 程怀磊 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1558-1566,共9页

为准确预测沥青路面服役期间的车辙深度,简化预测流程,基于温度场预测模型和车辙预估模型计算10个地区半刚性基层沥青路面的车辙等效温度,分析了面层厚度和地区因素对等效温度的影响,建立了考虑深度、年平均气温和年降雨量的预估模型,... 为准确预测沥青路面服役期间的车辙深度,简化预测流程,基于温度场预测模型和车辙预估模型计算10个地区半刚性基层沥青路面的车辙等效温度,分析了面层厚度和地区因素对等效温度的影响,建立了考虑深度、年平均气温和年降雨量的预估模型,对模型进行了全面的检验。结果表明,面层厚度只对0.5 cm深度处的车辙等效温度有显著影响,地区对各亚层的车辙等效温度均有显著影响;基于车辙等效温度沿深度的分布特性,提出了外延性和稳健性较好的模型;结合地区修正因子,建立了考虑地区差异的车辙等效温度模型。与国内外已有的模型相比,建立的车辙等效温度模型对于不同的设计条件、材料和交通量具有更好的适用性。 展开更多

关键词 道路工程 沥青路面 车辙等效温度 预估模型

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沥青混合料动态压-拉双模量及其在路面响应分析中的应用 被引量：12

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作者 程怀磊 孙立军 +3 位作者 郑健龙 钱国平 刘黎萍 杨瑞康 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期105-116,128,共13页

沥青混合料层模量是沥青路面响应分析的必备参数,其数值的准确性关乎路面设计结果的可靠性。受骨料嵌挤作用的影响,沥青混合料在承受压应力与拉应力时模量表现不同。文章旨在从双模量的角度分析沥青混合料的动态压-拉模量特征,并将压-... 沥青混合料层模量是沥青路面响应分析的必备参数,其数值的准确性关乎路面设计结果的可靠性。受骨料嵌挤作用的影响,沥青混合料在承受压应力与拉应力时模量表现不同。文章旨在从双模量的角度分析沥青混合料的动态压-拉模量特征,并将压-拉双模量用于路面响应预测,探讨双模量体系下的路面响应特点。首先,基于双模量框架下的有限元模型,建立间接拉伸试验中沥青混合料压-拉双模量、泊松比的计算方法;其次,以一种密级配混合料(AC-13)为例,分析沥青混合料在不同温度与加载频率下动态压-拉双模量、压-拉泊松比与单模量、单泊松之间的差异性;最后,将所确定的压-拉模量及泊松比用于路面沥青层力学响应预测,并与现有的单模量体系下的预测结果进行对比,分析单、双模量两类体系下路面力学响应的特点及其联系。研究表明,AC-13混合料压模量主曲线在全频域内均明显高于拉模量主曲线;单模量体系计算的模量主曲线更接近于压模量主曲线,且所计算的泊松比在中高温时失效;混合料压-拉模量比值分布在1.6~4.0,随温度升高而升高。与双模量体系下路面响应计算结果相比,现有单模量体系模型低估了柔性路面沥青层应变响应及柔性/半刚性路面沥青层的最大剪应力响应,而弯沉响应计算结果具有较好的一致性。研究成果可为考虑材料压、拉模量差异性的路面设计提供参考。 展开更多

关键词 沥青混合料 压-拉双模量 间接拉伸 力学响应 动态模量 有限元

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在役乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能 被引量：25

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作者 孙立军 程怀磊 +1 位作者 刘黎萍 曹巍 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1648-1654,1687,共8页

通过应力控制下的劈裂疲劳试验,分析了现场服役多年的乳化沥青冷再生混合料及室内新成型的乳化沥青冷再生混合料劲度模量衰减特征以及2类混合料疲劳破坏阶段的黏弹性特征;结合损伤分析,提出了在役冷再生沥青混合料和新成型冷再生混合料... 通过应力控制下的劈裂疲劳试验,分析了现场服役多年的乳化沥青冷再生混合料及室内新成型的乳化沥青冷再生混合料劲度模量衰减特征以及2类混合料疲劳破坏阶段的黏弹性特征;结合损伤分析,提出了在役冷再生沥青混合料和新成型冷再生混合料疲劳破坏准则;对比了不同车道的在役冷再生混合料和新成型冷再生混合料的疲劳寿命,结果表明,现场实际轴载作用次数的增加会导致冷再生混合料剩余疲劳寿命的降低,冷再生混合料在使用中存在疲劳性能增长过程. 展开更多

关键词 乳化沥青 冷再生混合料 劲度模量 疲劳性能

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沥青混合料铺装层现场模量探究-以钢桥面铺装为例 被引量：11

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作者 程怀磊 刘黎萍 孙立军 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期119-128,共10页

沥青混合料铺装层在荷载作用下的力学响应为铺装体系的设计提供必要的指导,在铺装层力学响应的计算中,各层模量是一个重要的输入参数。过往研究中,研究人员主要通过室内试验的方法确定铺装层混合料的模量值,但忽略了混合料的室内试验模... 沥青混合料铺装层在荷载作用下的力学响应为铺装体系的设计提供必要的指导,在铺装层力学响应的计算中,各层模量是一个重要的输入参数。过往研究中,研究人员主要通过室内试验的方法确定铺装层混合料的模量值,但忽略了混合料的室内试验模量值与其现场模量值可能存在的偏差。针对以上问题,文章以一处钢桥面铺装工程为例,介绍一种确定沥青混合料铺装层现场模量主曲线的方法:基于不同加载工况下铺装层底部的应变实测数据,利用有限元模型对铺装层混合料的现场模量进行反算,拟合得到相应的混合料现场模量主曲线并验证其适用性。此外,将反算得到的混合料现场模量与其室内试验模量进行对比,分析两类模量之间的差异性。研究结果表明,反算得到的铺装层混合料的现场模量在不同加载工况下变化显著,其数值随加载温度的增加而减小,随加载频率的增加而增大,表现出黏弹性的特征;利用不同加载工况下的混合料现场模量值可以较好地拟合得到混合料的现场模量主曲线,且该模量主曲线经过验证后证明有效。对比铺装层混合料的单轴压缩试验模量与现场模量发现:混合料的室内模量值与现场模量值在不同加载工况下并不完全匹配,其现场模量值普遍要小于对应的室内压缩模量值;两类模量对应的模量主曲线之间也有较大偏差,在加载频率较高或较低时,主曲线间的偏差更为显著;可采用幂函数对两类混合料的室内模量进行修正,使修正后的室内模量能够反映铺装层混合料的现场模量特征。 展开更多

关键词 沥青混合料 现场模量 有限元反算 钢桥面铺装 室内试验模量 模量对比

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钢桥面沥青混合料铺装应变动态响应实测研究 被引量：9

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作者 程怀磊 刘黎萍 孙立军 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期100-109,共10页

掌握钢桥面沥青混合料铺装层在车载作用下的真实力学特性对桥面铺装体系设计有重要意义,而现阶段现场桥面铺装层的力学实测数据仍偏少,尤其缺乏对铺装层不同温度下服役时力学特性的长期监测。为此,该研究对钢桥面双层SMA混合料铺装进行... 掌握钢桥面沥青混合料铺装层在车载作用下的真实力学特性对桥面铺装体系设计有重要意义,而现阶段现场桥面铺装层的力学实测数据仍偏少,尤其缺乏对铺装层不同温度下服役时力学特性的长期监测。为此,该研究对钢桥面双层SMA混合料铺装进行现场实桥加载试验,实测铺装层在低温、中温、高温3种服役温度下的应变响应数据。试验结果表明,钢桥梯形肋正上方铺装层混合料在中低温服役状态下主要承受压应变的作用,而在高温服役时则主要承受拉应变的作用;动载作用过程中铺装层底纵向应变会出现拉压应变交替作用的现象,而横向应变只体现为拉应变或压应变的形式;加载车行驶速度对混合料的应变极值均有明显的影响,加载车低速行驶时混合料层底横向及纵向变形最为显著。同时,研究利用加载试验中铺装层应变响应时程曲线,计算不同加载状态下混合料对应的加载频率数值,计算结果可为钢桥面铺装混合料室内试验中加载频率参数的确定提供参考。 展开更多

关键词 钢桥面 双层SMA铺装 现场实测 不同温度 应变响应 加载频率

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服役柔性基层沥青路面力学响应实测与分析 被引量：9

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作者 刘力源 程怀磊 +2 位作者 张翛 赵队家 徐丽飞 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期11-21,40,共12页

沥青路面沥青层的力学响应是路面设计的一个重要参数,准确表征现场沥青层的力学响应对提高路面设计的可靠性有重要意义。通过现场实车加载试验,采集了服役柔性沥青路面的应变数据,分析了不同层位、轴重、荷载移动速度、温度等工况下的... 沥青路面沥青层的力学响应是路面设计的一个重要参数,准确表征现场沥青层的力学响应对提高路面设计的可靠性有重要意义。通过现场实车加载试验,采集了服役柔性沥青路面的应变数据,分析了不同层位、轴重、荷载移动速度、温度等工况下的应变波形特征,计算了不同加载工况下沥青层的应变数值情况,并对应变数值进行了数理统计分析。结果表明:在轮胎-路面不同承载位置,沥青路面下面层层底的纵横向应变波形曲线有明显差异;轴重、温度、轴载移动速度都会对沥青层底应变产生显著的影响,但不会明显改变应变波形特征,轴重增加、温度升高、轴载移动速度降低都会导致纵横向应变曲线整体升高,应变极值增大。ATB层底和沥青下面层层底相比,其应变响应波形也有明显差异,并具有一定的滞后性;轴重与温度这两个因素对路面力学响应的交互作用明显,在不同温度下,轴重对于横纵应变极值的影响程度具有显著差异;车速与轴重,车速与温度之间的交互作用不明显。基于上述关系,进一步拟合得到多因素(速度、温度、轴重)作用下沥青层横向应变值与纵向应变值的预估模型,以预估其他不同工况下柔性基层路面的应变响应。 展开更多

关键词 道路工程 力学响应 实测 服役柔性基层沥青路面 应变波形曲线 方差分析

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基于TSD的沥青路面结构性能评价方法研究 被引量：1

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作者 高文堃 童晓莹 程怀磊 《上海公路》 2023年第1期1-7,M0003,共8页

弯沉是道路结构性能评价的重要指标,交通速度弯沉仪(TSD)是一种能够连续、快速获取路面动态弯沉的新型无损检测工具。为了更好地推动TSD的发展与应用,首先,在明确TSD的测量原理及计算方法的基础上,结合检测数据,分析了TSD检测的可重复... 弯沉是道路结构性能评价的重要指标,交通速度弯沉仪(TSD)是一种能够连续、快速获取路面动态弯沉的新型无损检测工具。为了更好地推动TSD的发展与应用,首先,在明确TSD的测量原理及计算方法的基础上,结合检测数据,分析了TSD检测的可重复性及与贝克曼梁(BB)的相关性;其次,探讨了TSD检测的影响因素,并重点分析了行驶速度对弯沉的影响;最后,结合弯沉差TSD_(300)指标,对测试路段进行了结构性能评价。研究成果为快速无损评价路面结构性能提供了支撑,并为道路的养护与管理提供了更高效、经济的发展方向。 展开更多

关键词 沥青道路 交通速度弯沉仪 贝克曼梁 行驶车速 结构性能评价

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基于温度应力分析的半刚性基层沥青路面拱胀病害成因 被引量：1

9

作者 袁江 程怀磊 +1 位作者 孙立军 李佳豪 《中国公路学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期182-196,共15页

针对西北地区半刚性基层沥青路面拱胀病害问题,结合实际调研和数值仿真,分析了真实服役条件下沥青路面的力学行为,提出了一种基于温度应力判别拱胀病害发育程度的方法。首先,实测了新疆地区典型半刚性基层沥青路面温度场,分析了路面不... 针对西北地区半刚性基层沥青路面拱胀病害问题,结合实际调研和数值仿真,分析了真实服役条件下沥青路面的力学行为,提出了一种基于温度应力判别拱胀病害发育程度的方法。首先,实测了新疆地区典型半刚性基层沥青路面温度场,分析了路面不同深度处温度的时空分布特征,建立了路面温度场预估模型,确定了真实服役条件下的温度荷载;其次,建立了路面热力耦合数值模型,分析了温差、基层模量和膨胀系数对沥青路面温度应力与竖向变形的影响规律;最后,基于新疆地区实体路面工程,实地调研了路面基层状况与拱胀病害情况,建立了拱胀病害程度与基层温度应力之间的关系,确定了拱胀病害发育程度的分类标准。研究结果表明:新疆地区路面不同深度处的温度分布存在显著相位差,且随着深度增加,温度日波动幅度渐趋平缓。温度梯度和温度变化速率的差异导致不同结构层在不同时刻内经历不同的应力状态:在距路表以下30 cm范围内,路面结构层一天内受力状况经历了拉压交替过程,以致基层更容易受到应力变化的影响,从而使得基层更频繁地发生拱胀变形。拱胀病害发育程度随着基层模量增加而增加,可以分为无拱胀、轻微拱胀、中等拱胀和严重拱胀4个等级。研究成果可为拱胀病害无损判别和路面防拱胀设计提供参考。 展开更多

关键词 路面工程 拱胀病害 数值仿真 温度应力 温度场 基层模量 热力耦合数值模型

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移动轴载作用下路面沥青层动态响应模量主曲线研究 被引量：17

10

作者 程怀磊 李斌 +1 位作者 刘黎萍 孙立军 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期125-134,共10页

路面沥青混合料层的模量是路面设计的必要参数之一,为定量分析现场沥青层的实际模量特性,提出了一种由现场实测应变数据出发,确定沥青层动态响应模量主曲线的方法,实现了对沥青层现场动态特性的精准表达。首先,实测了柔性基层、半刚性基... 路面沥青混合料层的模量是路面设计的必要参数之一,为定量分析现场沥青层的实际模量特性,提出了一种由现场实测应变数据出发,确定沥青层动态响应模量主曲线的方法,实现了对沥青层现场动态特性的精准表达。首先,实测了柔性基层、半刚性基层2类典型沥青路面不同温度及轴载移动速度下的沥青层动态应变响应;其次,以实测应变波形为基础,分析了不同加载工况下的现场沥青层加载频率特征;最后,基于实测应变值,利用有限元模型反演得到沥青层的动态响应模量,结合沥青层加载频率,建立了沥青层动态响应模量主曲线,并进一步对该主曲线的可靠性进行了验证。研究结果表明:沥青层内部加载频率与轴载移动速度呈正比,且与温度正相关;沥青层现场动态响应模量值随温度升高显著减小,随轴载移动速度增大而增大;结合加载频率及响应模量反演结果,可利用Sigmoidal模型很好地拟合得到沥青层响应模量主曲线;验证结果表明,该主曲线可较为准确地预估其他温度及轴载移动速度下的沥青层响应模量值。所提出的确定沥青层动态响应模量主曲线的方法可为其他试验路应变实测数据的处理提供参考。 展开更多

关键词 道路工程 沥青层 动态应变 响应模量 反演 主曲线 加载频率

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长寿柔性基层沥青路面的极限应变 被引量：12

11

作者 王予红 温永 +2 位作者 程怀磊 孙立军 朱晓旭 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期102-114,共13页

长寿柔性路面设计通常采用沥青层底极限拉应变和土基顶部极限压应变作为控制指标。现阶段极限应变指标参照室内试验结果确定,且数值相对固定。而现场路面结构层应变响应值受结构厚度、荷载、环境作用(温度及老化)等因素的影响,在服役过... 长寿柔性路面设计通常采用沥青层底极限拉应变和土基顶部极限压应变作为控制指标。现阶段极限应变指标参照室内试验结果确定,且数值相对固定。而现场路面结构层应变响应值受结构厚度、荷载、环境作用(温度及老化)等因素的影响,在服役过程中不断演化。以2条服役超过35年的柔性路面结构(屯门公路与吐露港公路)为基础,分析了不同服役阶段路面结构层在不同荷载、环境作用下的极限应变响应,探讨了柔性路面极限应变的大概范围。研究结果表明:在初始服役状态下,屯门公路高温状态下沥青层底的极限拉应变为376×10^-6,土基顶部极限压应变为562×10^-6;低温状态下上述极限应变分别降为87×10^-6,249×10^-6;吐露港公路高温状态下沥青层底、土基顶部极限应变分别为149×10^-6,324×10^-6,低温状态下上述应变分别降为50×10^-6,156×10^-6。在经过长期服役后,老化状态下2类路面沥青层底拉应变及土基顶部压应变均大幅降低。屯门公路在使用36年后,某些路段出现零星的疲劳破坏,而吐露港公路则没有发现疲劳破坏。极限应变计算结果表明,路面关键位置的应变受荷载、沥青层厚度、温度和沥青层老化状态等多因素的影响。因此,在进行长寿柔性基层路面设计中,荷载、沥青层厚度、温度及沥青层老化状态等因素都应该考虑在内。 展开更多

关键词 道路工程 长寿路面 试验研究 柔性路面 极限应变 沥青老化

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沥青路面结构层模量反演最佳特征点的确定 被引量：5

12

作者 胡玥 臧国帅 +2 位作者 孙立军 刘黎萍 程怀磊 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第30期3287-3297,共11页

基于落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)检测数据的路面结构层反演模量逐渐成为评价路面结构承载力的重要指标.在结构层模量反演方法中,弯沉盆规律法能够得到反演唯一解,工程应用性强.但现阶段弯沉盆规律法中,用于反演路... 基于落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)检测数据的路面结构层反演模量逐渐成为评价路面结构承载力的重要指标.在结构层模量反演方法中,弯沉盆规律法能够得到反演唯一解,工程应用性强.但现阶段弯沉盆规律法中,用于反演路面基层模量、面层模量的特征点位置的确定均基于理论分析,未得到实测弯沉盆数据的验证.因此,为进一步确定特征点的最佳位置,我们对不同路面结构不同层位的弯沉盆实测数据进行了研究.首先,利用交通运输部RIOHTRACK足尺环道试验的弯沉数据,分析了不同特征点位置对基层反演模量的影响;其次,以基于不同层位弯沉数据反演出的基层模量是否具有一致性为原则,确定了特征点的最佳位置;最后,利用独立弯沉数据对其准确性进行了验证.结果表明,对于实测弯沉盆数据,特征点选取位置对逐层反演基层模量一致性具有显著影响;对于2层结构体系,特征点位置选取为距离荷载中心点30 cm处,对于3层结构体系,特征点位置选取为荷载中心点和距离荷载中心点60 cm处时,逐层反演的基层模量一致性最好. 展开更多

关键词 落锤式弯沉仪 反演 弯沉盆规律法 基层反演模量一致性 特征点位置

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