新一代大型飞机荷载作用下沥青道面多轮叠加效应研究

为了研究复杂起落架飞机A380荷载作用下沥青道面多轮叠加效应,建立了机场沥青道面结构三维有限元模型,分析土基材料和粒料材料非线性对半刚性基层和柔性基层沥青道面结构力学响应的影响。研究结果表明:随着轮组数的增加,轮载在道面结构内产生的响应不断增加;随着轮组数的增加,材料非线性效应对道面结构力学响应的影响逐步减弱,多轮荷载叠加效应表现明显。半刚性基层沥青道面,不同轮载组合作用时,土基非线性对道面结构的力学响应影响与线弹性的差异在5%以内;粒料非线性与土基和粒料皆为非线性时,两者之间的力学响应差异不到5%;柔性基层沥青道面,土基非线性对道面表面弯沉影响较大外,对于其他力学响应指标影响差异在5%以内;粒料非线性与粒料和土基皆为非线性两者之间的差异在5%以内,建议分析过程同时考虑土基和粒料材料的非线性特性。     

废旧电路板粒料对沥青混合料性能影响研究

研究采用废旧电路板碎片替代部分天然集料配置沥青混合料的可行性及其性能影响，采用废旧电路板非金属粉末全部替代天然矿粉，采用马歇尔试验方法设计AC-13沥青混合料；基于浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和车辙试验分别评价电路板粒料混合料的水稳定性能与高温稳定性能。结果表明：电路板碎片替换掉2.36 mm及以下粒径的细集料使得混合料的密度降低了14.5%,且强度都能满足规范要求；性能方面，呈碱性的电路板碎片能与沥青胶结料更牢固地黏结，使得电路板粒料混合料的水稳性能相比传统石料混合料有一定程度的提高。硅烷偶联剂的加入使得电路板粒料混合料的各方面性能进一步提高。在环保层面，沥青对电路板碎片的包裹固化作用可显著降低其有害可溶物质的溶出量，客观上起到了绿色环保作用。     

掺加旧水泥混凝土再生粒料的沥青混合料路用性能评价

废弃的旧水泥混凝土板块再生利用于沥青路面工程既环保又经济.通过大量试验,着重评价了旧水泥混凝土路面改造工程中,混凝土板块破碎加工成的再生粒料拌制的沥青混合料的路用性能.首先,通过车辙试验和高温蠕变试验,评价了混合料的高温性能;其次,通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价了混合料的水稳定性;最后通过低温弯曲试验,采用应变能密度临界值指标评价了混合料的低温抗裂性能.试验结果表明,再生粒料拌制的沥青混合料的性能优良,再生粒料的掺量对混合料性能的影响较小.因此,建议在沥青路面工程中大规模的推广应用旧水泥混凝土再生粒料.     

青临高速试验路沥青路面结构应变分析和永久变形预估

为了分析和预估青临高速试验路沥青路面结构疲劳寿命和永久变形,为长期性能观测验证提供基础对比数据,按照标准试验方法对试验路土基、粒料、无机结合料以及沥青混合料的力学参数进行测试分析;结合同类道路交通荷载分析,得出试验路交通组成、轴载谱及3类典型轴的最大特征值;按照弹性层状理论计算了常温和高温条件下沥青层底最大弯拉应变;用MEPDG永久变形预估模型分析了不同路面结构沥青层永久变形发展规律,预测车辙养护修复的时间。结果表明,所设计的沥青路面结构基本满足长寿命沥青路面沥青层底弯拉应变小于疲劳极限应变的要求,MEPDG预测车辙主要发生在表面层,中下面层车辙较小,表面层采用高模量沥青混合料可显著提高路面抗车辙能力。     

试用流体力学分析沥青混合料的粒料运动

从粒料运动角度出发,提出用流体力学的研究方法来探讨沥青混合料及其运动,寻求改善沥青混合料离析、提高沥青路面施工效果的方法。突破了从宏观上研究沥青混合料的传统方法,提出以流体力学研究混合料的粒料运动的全新研究方法。     

跨通道沥青混凝土路面结构的非线性分析

该文对跨越通道构造物的沥青混凝土路面结构，分别将各层材料视为全线弹性、沥青面层非线性而基层和土基为线性、沥青面层和基层为线性而土基为菲线性、基层为线性而沥青面层和土基为非线性四种不同的材料性质组合，应用有限单元法分析了跨越通道附近路面结构的力学特性，得出了一些有益的结论。     

沥青混合料流在路面铺装各工艺环节中的粒料运动分析

运用粒料运动与流体力学的基本概念,探讨了沥青混合料粒料在路面铺装各工艺环节中的具体运动情况,得出了机械的作业方式与粒料运动的关系：通过对沥青混合料流在各个工艺环节层流与紊流情况的分析,以及引用沥青混合料的内外部流概念,得出了摊铺机布料槽内的机械结构对粒料运动影响的关系。通过这2种关系,解释了集料在粒料运动中发生离析的原因,为控制混合料摊铺前集料离析与温度离析提供了理论基础。     

论典型路面结构设计

结合河北省交通状况以及气候特点,根据土基回弹模量及强度等级划分原则,对典型路面结构设计标准进行研究分析,结合路基路面结构设计的基本原则,对石家庄以南地区国省道公路交通使用和设计情况及组成的沥青混合料和常见的半刚性基层材料参数进行分析.推荐使用的半刚性材料为水泥粉煤灰稳定粒料、二灰(水泥)稳定土、石灰土(水稳碎石)、沥青为AH-70或AH-90.     

考虑粒料基层回弹模量非线性的柔性路面结构分析

采用有限元数值仿真计算增量法,对典型粒料基层沥青路面结构建立模型,选取经典粒料应力依赖本构关系,研究基层粒料非线性性质对道路结构力学的影响。结果表明,考虑了非线性带来的差异明显。加载后基层模量产生了重新分布,靠近荷载作用的区域的基层顶部模量增大约30%,基层底部模量减小约25%。沥青面层底部弯拉应力考虑非线性后,各种响应在载荷中心线下变化最明显,沥青面层底部轴向弯拉应力增加了约50%;基层顶面的竖向压应力减小较大,分别减少了约25%;基层底部轴向弯拉应力增加约5%;土基顶部竖向压应变减少约10%。     

摊铺机布料槽中沥青混合料粒料的运动机理分析

针对摊铺机螺旋布料器中粒料运动形态的不确定性,运用理论力学和流体力学的基本概念,通过对沥青混合料粒料在摊铺机布料槽中的受力与运动分析,揭示了混合料粒料在布料槽中的运动机理。     

试用流体力学方法分析沥青混合料摊铺中三速度的协调关系

提出用流体力学的研究方法来探讨沥青混合料在摊铺阶段的粒料运动,进而分析了沥青混合料摊铺中三速度的协调关系,进一步寻求改善沥青混合料离析、提高沥青路面摊铺质量的方法。同时,说明了筑路机械设计者应该以混合料为立足点,从保证混合料流稳定的角度来设计摊铺机等筑路机械。     

橡胶沥青混合料吸声特性的研究

拌制密级配、多孔隙、沥青玛蹄脂碎石及开级配等橡胶沥青混合料(对照组)试件及一般沥青混合料(控制组)试件,探讨试件厚度、粒料级配、粒料粒径、孔隙率及表面纹理等对其吸声特性的影响。研究结果表明,橡胶沥青混合料及一般沥青混合料具有相同的吸声特性,孔隙率越大者其吸声效果越佳,但粒径大小对吸声效果影响不大。路面纹理深度会影响到吸声效果,纹理越深者吸声能力越好。吸声系数峰值的频率与试件厚度有关,当试件厚度越厚时吸声系数峰值的频率越低。就整体而言,橡胶沥青混合料的吸声特性优于一般沥青混合料。     

粒料对沥青混凝土性能之影响

本研究针对不同粒料型态与组构之SMA沥青混凝土粒料进行稳定值试验、间接张力试验、回弹模数试验与轮机试验，并利用影像分析技术评估车辙试验前后粒料长轴角度变化，藉以评估不同型态与组构对铺面抗车辙能力之影响以及SMA沥青混凝土粒料联锁机制。     

硬质沥青混合料动态间接拉伸试验研究

基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应,并能正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质等优点,利用英国Cooper NU-14多功能沥青材料试验机测定了30^#硬质沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量,对试验结果进行了二元方差分析及非线性拟合,分析了级配、油石比、结合料类型和试验温度对动态间接拉伸试验的影响。结果表明：30^#硬质沥青混合料具有很高的动态间接拉伸劲度模量,用于沥青路面的下面层可减小其底面的拉应变;级配、油石比、试验温度和沥青针入度均对沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量有显著的影响。     

沥青混合料预缺口试件直接拉伸疲劳损伤分析

为了研究沥青混合料疲劳损伤断裂特性,应用断裂力学积分守恒定律,提出一种关于沥青混合料对称边缺口试件拉伸疲劳损伤的封闭解法,并根据有限元计算与有关试验结果的对比,确定了合适的试件缺口处应力集中系数和沥青混合料疲劳损伤特性参数,同时证明了在拉伸疲劳试验情况下所提出的沥青混合料非线性疲劳损伤模型的有效性.根据非线性有限元计算,分析了沥青混合料含缺口试件拉伸疲劳损伤开裂、裂纹扩展过程,讨论了不同阶段试件内部损伤度、拉应力的分布规律,以及它们和试件位移、疲劳寿命随预制裂纹起裂、扩展的变化规律.研究结果表明:基于疲劳损伤有限元和Paris公式的沥青混合料含缺口拉伸试件的疲劳损伤分析结果与直接拉伸疲劳试验结果基本一致,但基于Paris公式的计算结果无法反映试件在起裂和扩展初期阶段裂纹扩展速率的变化情况.     

石墨烯-玄武岩纤维沥青混合料路用性能试验研究

为了适应季冻区自然气候条件对沥青路面使用性能的特殊要求，克服单一外掺剂对沥青混合料性能改善的不足，选用石墨烯和玄武岩纤维对沥青混合料进行复合改性。在混合料配合比设计的基础上，通过车辙试验、小梁弯曲试验和冻融劈裂试验等对基质沥青混合料、石墨烯改性沥青混合料、玄武岩纤维沥青混合料及石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料的路用性能进行了对比试验研究。结果表明，石墨烯和玄武岩纤维的同时加入极大地改善了沥青混合料的路用性能，在4种沥青混合料中，石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性表现最佳，低温抗裂性仅次于玄武岩纤维沥青混合料。石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料具有优异的路用性能，可用于季冻区沥青路面工程。     

玻璃纤维增强再生沥青混合料性能研究

大掺量RAP再生沥青混合料路面具有良好的环境效益，但由于其抗裂性差而限制其推广应用。为改善大掺量RAP条件下再生沥青混合料易开裂的特性，将玻璃纤维加入到再生沥青混合料中，制成玻璃纤维增强再生沥青混合料，并通过间接拉伸试验、动态模量试验、水稳定性试验和汉堡车辙试验等测试评价了纤维加入后再生沥青混合料的性能，并对加入后的再生沥青混合料微观形貌进行表征。结果表明，与不加玻璃纤维的再生沥青混合料相比，玻璃纤维的加入起到桥联加筋的作用，使再生沥青混合料抗拉性能以及低温抗裂性得到改善，同时也使混合料的抗车辙以及抗水损害性能得到提高。这将有利于延长再生沥青混合料的使用年限，有利于大掺量再生沥青混合料的推广应用。     

PR-Module高模量沥青混合料动态模量—温度分布研究

为了研究PR-Module高模量沥青混合料的动态模量变化规律、时温等效下动态模量主曲线和沥青混合料层动态模量沿深度(温度)的分布规律,以SK-70~#作为基质沥青,选用PR-Module作为改性剂制备高模量沥青混合料,通过简单性能试验(SPT试验)测试了PR-Module掺量为0%、0.3%、0.5%和0.7%时沥青混合料的动态模量,并对比分析了PR-Module添加量、温度、加载频率对沥青混合料动态模量的影响;依据时温等效原理,通过非线性最小二乘法拟合得到高模量沥青混合料动态模量的主曲线方程。以抚吉高速公路为例,建立了行驶速度为60、80、100、120 km/h时高模量沥青混合料层动态模量沿深度(温度)的分布曲线。结果表明:不同PR-Module掺量的高模量沥青混合料的动态模量试验结果具有较好的一致性;建立了参考温度为20℃时PR-Module高模量沥青混合料的动态模量主曲线方程。AC-25型高模量沥青混合料在不同温度区间相比普通沥青混合料动态模量的增长率为37%～63%。     

新型环氧沥青混合料（N-EA）和粘结剂性能试验评价研究

对一种新型研发的环氧沥青混合料（N -EA）和粘结剂进行了性能试验评价，对该环氧沥青混合料进行马歇尔稳定度、车辙、小梁弯曲、疲劳试验，以及环氧树脂粘结层拉拔试验，并与当前应用较多的日本 TAF环氧沥青和美国 ChemCo环氧沥青混合料的试验性能对比分析，结果显示这种新型研发的环氧沥青混合料和粘结剂具有良好的性能。     

DE-99 Ⅰ型硅藻土改性沥青性能及应用

对DE-99Ⅰ型硅藻土改性剂改性沥青及沥青混合料进行了一系列室内试验，包括沥青的技术性能试验、沥青混合料的马歇尔试验、高温车辙试验、低温弯曲试验和残留稳定度试验等，结果表明：在沥青中掺入DE-99Ⅰ型硅藻土改性剂，可使沥青及沥青混合料的高温性能得到一定的改善，将其应用于沥青路面大修工程中，取得了良好的效果。