铺设拼装式铝合金道面板的道面结构加载性能

对拼装式铝道面板试样进行了四点弯曲试验以检测其强度。修建了2条不同强度的土质试验段,分别铺设了4种不同厚度与强度的蜂窝铝夹芯道面板,构建了不同类型的简易机场拼装式铝道面板道面结构,采用加载车模拟轻型与重型飞机荷载,以最大车辙达到30mm与20%的道面板出现损坏作为控制标准,测试了拼装式道面板道面结构在不同轮载作用次数下的变形与表面车辙。试验结果表明:道面板1~4的有效综合模量分别为1 616、1 862、2 064、2 328 MPa;当道面板1~4分别铺设在单层稳定土基层上时,采用75kN荷载作用,400次通行后各道面结构的竖向变形分别为35、19、10、12mm,500次通行后各道面结构最大相对车辙分别为50、28、16、10mm;当道面板铺设在双层稳定土基层上时,采用150kN通行荷载作用,1 000次通行后铺设道面板4的道面结构的竖向变形仅为16mm,铺设道面板3、4的道面结构的最大相对车辙分别为36、24mm,道面板横向连接处易凹陷。可见,在相同基层条件与通行荷载作用下,采用3003型铝合金材料构造的道面板1相对采用6A02型铝合金材料构造的道面板2~4更易损坏,相应的道面结构也更易失效;道面板2~4铺设在单层稳定土基层上能满足轻型飞机低架次通行要求,道面板4铺设在双层稳定土基层上能够满足重型飞机的使用要求。     

应急机场土质道面疲劳变形特性模型试验

为分析应急机场快速修建工程的合理道面结构形式,采用人工加载和道面电液伺服疲劳试验机加载2种方式,对由压实土基、稳定土基层（底基层）和功能性面层组成的典型道面结构疲劳变形特性进行了模型试验.研究了土质道面结构的累积塑性变形、回弹弯沉和弯沉盆曲线随飞机荷载、施加荷载频率和荷载作用次数的变化情况及其平面分布规律.试验结果表明:累积塑性变形随加载频率增大而增大,累积塑性变形与加载次数呈对数关系;弯沉盆曲线形状类似“S”型曲线,可采用四次曲线方程进行拟合;道面结构的早期整体回弹模量增长较快,7~60 d龄期内整体回弹模量可达200~500 MPa,在数万次通行次数下,土质道面的回弹弯沉小于1 mm,表明提出的土质道面结构形式能够满足应急机场强时效性的要求.      

土壤固化剂在高速公路路基处理中的应用

在开展季冻区柔性基层沥青路面结构组合研究过程中,级配碎石基层强度较低,为了保证路面结构的安全和降低沥青层的厚度,需提高级配碎石基层的土基强度。此外,级配碎石材料具有明显的非线性,其下土基强度的高低将直接对级配碎石强度的发挥有着重要的影响。因此,对于级配碎石基层沥青路面,需对土基采取加强措施,以利于结构层整体功能的发挥。通过对固化剂工作原理和路用性能的分析,阐述了土壤固化剂的适用范围和施工方法,既可充分利用当地资源,又为以后高等级公路土基处理提供一定的参考。     

基于累积损伤的机场道面剩余寿命预测模型

通过统计分析道面轮迹和道面板荷载应力横向分布规律,得出了飞机起落架道面通行覆盖次数的计算方法。在道面板中部荷载应力回归公式的基础上,建立了道面板横向应力分布函数。选取NCHRP1-26方程作为疲劳方程,通过对A 机场过去13年飞机起飞架次的历史数据进行分析,得出未来7年2种机型飞机的起飞架次,利用覆盖作用曲线与应力分布函数提出了机场道面累积损伤量的计算方法,并进行实例验证。分析结果表明：2年后机场道面的最大累积损伤趋近于1,即在不采取任何维修措施的情况下,A机场剩余使用寿命为2年,与实际运营状况相符。可见,建立的模型有效。     

土基模量对水泥混凝土路面轮载疲劳开裂损伤的影响

基于有限元软件KENSLABS,构建了水泥混凝土路面轮载损伤计算模型,引入地基季节调整系数与零养护疲劳准则,分析了土基模量整体削弱对路面疲劳开裂指数的影响,探讨了当量轴载系数与多轴通过一次的计算次数对土基模量的依赖性,研究了不同土基模量下板厚、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数等核心路面设计参数与路面开裂指数的关系。研究结果表明:水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着地基季节调整系数的减小而增大,增大速度随地基季节调整系数的减小而加快,当地基季节调整系数从1.0减小为0.8和从0.4减小为0.2时,在单轴、双轴和三轴荷载作用下,路面开裂指数分别增大了2.8、2.9、1.5倍和49.8、269.0、1 351.4倍;当量轴载系数与多轴通过一次的重复计算次数受到板厚与土基模量的影响,在土基模量为60 MPa,板厚为15cm或35cm时,单轴荷载比双轴荷载更易产生损伤,双轴荷载比三轴荷载更易产生损伤,在土基模量为20MPa,板厚为15cm时也是如此,但在土基模量为20MPa,板厚为35cm时,结论则与前相反;水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着面板厚度、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数而改变的幅度与土基模量直接相关,当土基模量为20、60 MPa时,面板厚度从21cm增加到25cm,疲劳开裂指数分别减小1.18×10、1.18×10~(-2),当混凝土抗弯拉强度从4.0 MPa增大到4.4 MPa,疲劳开裂指数分别减小1.28、2.20×10~(-3),当单轴轴重从80kN增大到160kN时,疲劳开裂指数分别增大5.48、7.36×10~(-3),当单轴荷载每日重复作用次数从50增加到90时,疲劳开裂指数分别增大2.05×10-1、5.07×10~(-4);增设厚度为15cm的水泥稳定基层后,设定工况下的路面疲劳开裂设计寿命增加3.42年;在提高土基模量的同时,宜优先考虑适当增加板厚,严禁超载,设置水泥稳定基层等措施,可以控制水泥混凝土路面受轮载作用的疲劳开裂破坏。     

玄武岩纤维混凝土路面板结构参数敏感性分析

玄武岩纤维混凝土路面板在其受力上受各种参数的影响,运用有限元计算法研究其路面板结构参数敏感性分析,得出:提高土基强度或者提高底基层下路面结构的强度对降低水泥混凝土的应力和竖向变形是十分有利的;降低水泥混凝土面层模量的同时保持水泥混凝土的强度,对水泥路面板的受力是十分有利的。     

土工材料在加宽路基中的应用研究

将土工合成材料加宽路基简化为平面二维模型,采用三维有限元法进行计算分析,对在路基中铺设土工材料的层位和层数问题进行了研究.研究结果表明铺设在不同层位的土工合成材料对路面结构的表面主应力、表面变形以及层底主应力有一定的影响,通常将土工合成材料铺设在第2层或第3层时,路面结构的受力状态最佳;铺设层数不同的土工材料对路面结构的表面主应力、表面变形以及层底主应力均有所影响,通常以铺设二到三层土工合成材料为宜.在铺设二层土工合成材料时,铺设在第1层和第3层时,路面结构的受力状态最佳.     

道基不均匀分布下通用机型轮载对机场道面力学性能影响研究

为研究道基水平方向不均匀分布对机场道面板力学性能的影响,建立飞机荷载-道面结构-不均匀道基三维模型,采用数值模拟方法分析多板协同受力模式下基顶反应模量变化对道面板弯拉应力影响,探讨通用机型(空客A320和波音B737-800)轮载作用时基顶反应模量变化和道面板厚度对道面板力学性能以及接缝传荷系数的影响,同时基于缩尺试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明：对于A320机型,当道基水平不均匀分布时混凝土板弯拉应力增大,基顶反应模量变化率由0%增加至65.46%时,轮载作用于传力杆接缝板边时道面板弯拉应力由4.06 MPa增加至5.73 MPa,超过极限弯拉应力;增加板厚能够有效地提升刚性道面板受力安全时基顶反应模量变化率的取值范围;道面板接缝传荷系数随着基顶反应模量变化率的增加而增大,基顶反应模量变化率从6.84%增加至56.30%时,道面板传荷系数增加2.44%;室内缩尺试验验证了道基不均匀分布对传荷系数的影响规律。在道面板设计时,应充分考虑道基水平方向不均匀分布对道面板力学性能的影响,避免在服役期间过早出现结构破坏。     

冲压荷载下水泥路面土基的变形及应力分析

通过建立有限元模型,采用瞬态动力学加载方法,模拟冲击压路机破裂稳固旧水泥混凝土路面的冲压效果,探讨冲压荷载作用下土基中的应力传递规律和沉降变形．结果表明：在土基顶面以下5 m深度处由冲压荷载引起的土基竖向应力和位移均接近于0,冲压荷载的影响深度不超过5 m;冲压荷载作用下路基的工作区为2．25 m深度范围内,埋深超过2．25 m的构造物理论上不受冲压荷载的影响．     

西南某机场水泥混凝土道面板应力计算分析

为了对西南某机场水泥混凝土道面板进行应力分析,通过现场钻芯取样和劈裂实验得出劈裂强度值和基层顶面反应模量。应用ANSYS软件建立三维有限元模型,计算不同飞机荷载作用下的板边应力。由应力折减系数得出板边计算应力,判断道面能够运行的最大飞机重量。比较板边自由与不自由两种状态下道面产生的应力和位移,发现高温作用下道面的受力变化与低温状态下不同,对机场道面在夏季和冬季运行时提出建议。     

基于灰熵理论的农村公路水泥混凝土路面结构影响因素分析

对不同交通量、土基模量及基层材料强度、厚度组合下的水泥混凝土路面结构进行计算,并采用灰熵理论对各影响因素对水泥混凝土路面板厚度的影响程度进行分析,通过计算分析可知,上述因素对水泥混凝土路面设计影响程度由大到小依次为：土基强度、交通量、基层材料强度、基层厚度.     

沥青路面典型结构力学分析

针对东北地区高速公路沥青路面状况,依据东北地区道路冻区、交通等级、土基强度等级,采用有限元对路面结构应力、应变及弯沉等指标进行了力学分析,提出了不同冻区、不同干湿类型、不同土质和不同冻深条件下抗冻垫层厚度设计方法及推荐值,最后给出东北地区高速公路沥青路面典型结构。     

考虑交通横向分布的路基永久变形预估分析

以典型路基土室内永久变形试验结果得到永久变形预估模型参数;根据交通类型、车道宽度等因素将车辆轮迹横向分布简化为4种形式;采用分条分层总和法对3种交通横向分布频率、3种路面结构组合形式下的路基永久变形进行了计算.结果表明：在道路横断面上,路基永久变形可以用一条向下凹的盆状曲线进行描述,且永久变形的最大值及产生位置与各自的交通横向分布形式相一致;路基内不同深度处各亚层路基土永久变形值随着路基深度增加而均匀递减,路基模量的衰减将引起路基内相同位置处的应力应变增大.     

沥青碎石柔性基层应用技术研究

通过对大粒径沥青碎石柔性基层工程应用研究,结果表明：作为沥青路面补强层,大粒径沥青碎石柔性基层具有一定的强度和排水性能,其施工方便、工艺简单,可防止沥青路面早期水损坏,适用于大交通量、重载交通条件下的路面大修工程.     

水泥稳定煤渣碎石基层的强度与损伤特性

为研究水泥稳定煤渣碎石作为路面基层材料的强度与损伤特性, 采用配方均匀试验方法, 获得了有约束条件下水泥稳定煤渣碎石基层的最优配比; 通过无侧限抗压试验与超声波测试对不同配比下的水泥稳定煤渣碎石的无侧限抗压强度与超声波波速进行了测试, 分析了超声波波速与无侧限抗压强度的关系; 根据超声波波速及试样的破坏过程, 对水泥稳定煤渣碎石的损伤变量进行了定义, 提出了损伤发展的控制阈值, 并建立了无侧限压缩条件下水泥稳定煤渣碎石基层填料的本构关系。研究结果表明: 水泥对基层材料的强度起到积极的影响, 而煤渣则会给材料强度带来负面影响; 水泥稳定煤渣碎石的最优配比为5∶35∶60 (水泥、煤渣、碎石的质量比), 其强度可达3.96 MPa, 可以作为路面基层填料使用; 随着材料抗压强度的增大, 超声波波速也有所增加, 但二者之间的规律性不强; 试件无侧限抗压试验过程可以分为压密阶段、弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和破坏阶段, 利用超声波波速的变化可以将弹性变形阶段与弹塑性变形阶段进行区分; 根据超声波波速确定了水泥稳定煤渣碎石的损伤阈值为0.232, 材料可以带伤工作至损伤阈值处, 但不能超过损伤阈值。      

复合式路面层间界面剪切滑移特性

依托南大梁高速公路复合式路面试验段, 测试了不同糙化界面的露骨率和构造深度, 并钻取芯样进行45°剪切试验。结合45°剪切试验测试结果与层间剪切过程力学特性, 将层间剪变特性曲线划分为弹性阶段、破坏阶段、剪切强度衰减阶段和残余阶段, 采用界面构造深度、剪切强度峰值、剪切强度峰值对应层间相对滑动位移和残余剪切强度等指标评价层间剪变特性, 分析了界面糙化方式、防水黏结材料类型和用量、温度和加载速率对复合式路面层间剪变特性的影响。测试结果表明: 凿毛界面构造深度(1.17mm) 大于喷砂界面构造深度(0.37mm), 结合不同糙化界面下剪切过程的层间力学特性差异, 凿毛界面较喷砂界面所成型复合试件具有更优的抗剪性能; 防水黏结材料相同时, 凿毛界面层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移(0.19~0.79mm) 较喷砂界面(0.16~0.33mm) 更大, 且防水黏结材料对残余剪切强度和剪切强度峰值的影响大于层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移的影响; 整体而言, 温度对层间剪变特性影响显著, 5℃时层间剪切强度峰值为40℃时的7.0~10.0倍, 测试条件对层间剪切强度影响较大, 50mm·min-1加载速率时测试层间剪切强度峰值为5mm·min-1加载速率时的1.9~3.5倍。可见, 凿毛糙化方式更有助于提高复合式路面层间剪切强度, 且复合式路面层间剪变特性需采用多指标予以评价。      

水稳沥青路面冷再生基层材料路用性能研究

水泥稳定冷再生基层材料的路用性能对路面结构有着重要影响,对原路面和基层回收材料进行分析,用掺入不同水泥和新骨料的冷再生基层材料,对处于不同面及基层厚度比的材料进行路用性能试验。通过无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量以及抗冻性的实验研究,并结合路面弯沉值进行分析,研究结果表明水泥稳定就地冷再生基层材料具有良好的路用性能。     

半刚性基层沥青路面常见病害分析

半刚性基层沥青路面是国内应用最广泛的路面类型。沥青路面受施工水平、路基强度、温度变化、水损害、交通量增长及超限车辆等因素的影响,易出现多种病害。本文分析了沥青路面常见病害及其形成原因,并提出了减少沥青路面病害的预防措施,为沥青路面养护提供决策依据。     

水泥混凝土路面路基永久变形预估

结合修正后的路基永久变形预估模型和应变分层总和法,在考虑粘土、粉土和砂土3种不同土质状态下,分别预估了荷载作用于板边、板中及板角时路基产生的永久变形．计算表明,对于一定的路面结构和交通轴载,粘土路基的永久变形量最大,粉土次之,砂土最小;对于同一种土质,板角受荷时路基的永久变形最大,板边受荷次之,板中受荷最小;当荷载作用在板边时,板的尺寸越小,路基的永久变形越大;板角受荷造成的路基永久变形对水泥路面的受力状况是最为不利的．