Investigating the Effect of Speed on Critical Failure of Flexible Pavement with the Creep Compliance Function and Layer Theory Analysis

Document Type : Original Article

Author

Civil Engineering Faculty,Yazd University

Abstract

Speed of vehicles may affect performance and pavement distress. Two major factors of a flexible pavement distress due to traffic loading are fatigue cracking and rutting. Tensile strain below the surface layer and compressive strain on subgrade because of fatigue and rutting depend on various factors such as vehicles’ loading properties like speed and amount of passing load and contact pressure. In the present study, we studied the impact of the traffic speed on the maximum amount of tensile strain at the bottom of asphalt layer and the maximum compressive strain on the subgrade by changing the value of creep softening strain in a constant temperature of asphalt. Then, the impact of the strain obtained from changing the factor of vehicles’ traffic speed on pavement life was examined by using the elasticity modulus values resulted from the varying Creep compliance function. The pavement analysis was carried out by Ken-Pave layered software which enables us to make an elastic analysis of pavement under loading effect. The analyses were made in nine various sections with three different thicknesses of the asphalt layer on three different subgroups in five various speeds under standard axle loading traffic. The results indicated that the critical tensile strain of the asphalt layer decreased by speed increase. Therefore, fatigue, age was increased at high speeds because of the Creep compliance function reduction at these speeds. The effect of loading time on the speed of surface rutting growth was depended on the pavement geometry. The models’ analyses showed that the cracking decreased by 14% through 10 km/hr. increasing loading speed. In the statistical models with the decision tree and the neural network, the results were also discussed.

Keywords

References

-اعرابی، س. طباطبایی، س.ع.، (1396)، "اثر تغییر سرعت عبور بار بر توزیع تنش نرمال در بدنه روسازی بتن آسفالتی به روش المان محدود و رفتار ویسکوالاستیک"، نهمین همایش قیر و آسفالت ایران، تهران، مرکز تحقیقات راه،مسکن و شهرسازی، موسسه فرهنگی نشر فن آریا،
ص.1-11.
-خادمی‌استانه، ع.، (1394)، تاثیرات سرعت و طرح هندسی بر ایجاد خستگی در روسازیهای انعطافپذیر، کنفرانس بین المللی پژوهشهای نوین در عمران، معماری و شهرسازی، تهران، شرکت مدیران ایده پردازان پایتخت ایلیا،صفحه1-7.
 
-زیاری، ح.­ و گرائیلی‌افرا، م.، (1385)، "بررسی تاثیر سرعت حرکت وسایل نقلیه بر خرابی های روسازی انعطاف پذیر"، هفتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده عمران، ص.1-8.
 
-شفابخش غ.ع. نادرپور، و ح. معتمدی، م.، (1395)، "مدل‌سازی پاسخ بهینه روسازی آسفالتی به کمک روش اجزای محدود"، مجله مدلسازی در مهندسی، مقاله 3، دوره 14، شماره 47، شماره زمستان ، ص. 33-40.
-عالی، ع.، (1394)، "­بررسی اثر سرعت تایر بر تنش
لایه­های روسازی آسفالتی با آنالیز المان محدود"، دومین کنگره ملی مهندسی ساخت و ارزیابی پروژه­های عمرانی، سمنان، گروه آموزش و پژوهش شرکت مهندسی بارو گستر پارس، شرکت مهندسین مشاور پرهون آبراهه، ص. 1-13.
 
-عطارنیاری، م.، ایمانی‌کله‌سر،ه.، (1395)­، "تعیین اثر وزن محورها و سرعت خودروها بر روسازی راه‌های آسفالتی"، سومین کنفرانس بین المللی عمران،معماری و توسعه اقتصاد شهری، شیراز، موسسه آموزشی مدیران خبره نارون،
ص.1-13.
 
-فخری، م.، غنی‌زاده ع. ر و ناجی‌الماسی، س.، (1392)، "تاثیرسرعت ودما برکرنش کششی و عمرخستگی لایه­های آسفالتی، اولین کنفرانس ملی زیر ساختهای حمل و نقل، تهران، پژوهشکده حمل و نقل، دانشگاه علم و صنعت ایران، ص.1-7.
 
-منصورخاکی، ع. و سرکار، ع. ر.، (1390)، "ارزیابی تحلیلی مدت زمان بارگذاری بر تعداد سیکل بارگذاری منجر به خرابی در روسازی­های آسفالتی"، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، سمنان، دانشگاه سمنان، ص.1-9.
 
-منصورخاکی، ع.؛ سرکار ع.ر. و متولی‌زاده، س.م.، (1393)، "بررسی تاثیر همزمان سرعت بارگذاری و شرایط محیطی برعملکرد روسازی آسفالتی گرم، هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران"، بابل، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، ص.1-8.
 
-منصورخاکی، ع. و متولی‌زاده، س.م. (1394)، "بررسی تاثیر همزمان وزن محور و سرعت حرکت خودرو بر رفتار خزشی مخلوطهای آسفالتی بر اساس مدلهای آزمایشگاهی- تجربی توسط آزمایش بارگذاری تکرار شونده"، دهمین کنگره
بین المللی مهندسی عمران، تبریز، دانشگاه تبریز دانشکده مهندسی عمران، ص.1-8.
 
-Chompoorat, T., Likitlersuang, S., & Jongvivatsakul, P. (2018), “The Performance of Controlled Low-strength Material Base Supporting a High-volume Asphalt Pavement”. KSCE Journal of Civil Engineering, 22(6), pp.2055-2063.
 
-Hafez, M., Mousa, R., Awed, A., & El-Badawy, S. (2018), “Soil Reinforcement Using Recycled Plastic Waste for Sustainable Pavements”. In International Congress and Exhibition" Sustainable Civil Infrastructures: Innovative Infrastructure Geotechnology", Springer, Cham, pp. 7-20.
 
-Huang Y. H., (2004), “Pavement Analysis and Design”, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, 2004, pp. 451.
 
-Keymanesh M.R, Pirhadi, A., Mirshekarian, B., Jafarian Y.A. (2016),"Sensitive Analysis of the speed of vehicle on the bottom stress of flexible pavement using finite element software", civil engineering journal, 2016 July. No.115, pp.62-74.
 
-Khabiri, M.M., (2010), “The effect of stabilized subbase containing waste construction materials on reduction of pavement rutting depth”. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 15, pp.1211-1219.
 
-Kim,J. Sholar, G. A. , Kim,S.(2008), “Determination of accurate creep compliance and relaxation modulus at a single temperature for viscoelastic solids,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 20, no. 2, pp. 147–156.
 
-Rith, M., Kim, Y. K., & Lee, S. W. (2018), “Behavior of RCC-base composite pavement for heavy duty area”. Construction and Building Materials, 175, pp.144-151.
 
-Subhy, A. (2017), “Advanced analytical techniques in fatigue and rutting related characterizations of modified bitumen: literature review,” Construction and Building Materials, vol. 156, pp. 28–45.
 
-Xue, W.  Weaver, E. Wang, L.  Wang, Y. (2016), “Influence of tire inflation pressure on measured pavement strain responses and predicted distresses,” Road Materials and Pavement Design, vol. 17, no. 2, pp. 328–344. 
 
 
-Xueying Z., Aiqin S., Baofu M., (2018), “Temperature Adaptability of Asphalt Pavement to High Temperatures and Significant Temperature Differences,” Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2018, AID 9436321, pp.16­.
 
-Ziari, H., Ameri, M. and Khabiri, M.M., (2007). Resilient behaviour of hot mixed and crack sealed asphalt concrete under repeated loading. Technological and Economic Development of Economy, 13(1), pp.56-60.
 
-Zhang, J. Xu, L. Wang, B. L. (2010), “Modification of creep model of asphalt mixture and parameters determination,” Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science and Engineering), Vol. 4, pp. 699–702.

Files

Share

How to cite

Statistics