840D车轮辐板孔裂纹扩展速率的统计分析

通过对现场调查获得的3 974个840D车轮辐板孔裂纹数据进行分析,表明不同辐板孔裂纹长度下的裂纹形成时间可以用双参数威布尔分布来描述,形状参数可以取为常值;在辐板孔内侧裂纹长度小于和等于35 mm时,平均裂纹扩展速率与裂纹长度成正比。给出了840D车轮辐板孔平均裂纹扩展速率的计算公式。得出当裂纹长度为5,10,15,20,25 mm时,平均裂纹扩展速率分别为4.4,8.8,13.3,17.7,22.1 mm.年-1。     

不同浸水条件下的泡沫沥青混合料水稳定性试验研究

通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验以及冻融劈裂试验,研究不同浸水条件对温拌泡沫沥青混合料和常规热拌沥青混合料水稳定性能的影响;依据表面能理论分析了沥青混合料的水损害原理。研究结果表明:泡沫沥青混合料在水侵蚀与压力的作用下,随着水对混合料劣化作用的逐渐提升,两种混合料的水稳定性有所下降,温拌泡沫沥青混合料的破坏荷载值略低于热拌沥青混合料,其各项水稳定性能参数均满足规范要求。     

列车荷载-水耦合作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道道床裂纹扩展研究

无砟轨道在我国高速铁路中广泛应用,但以裂纹为主要形式的伤损问题也逐步凸显,特别是雨水对伤损的影响尤为突出。本文应用流固耦合理论及其统一控制方程,基于双向二维流固耦合场计算原理,建立高速列车荷载作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层下含水裂纹扩展问题的模拟;应用数值分析方法对裂纹上下表面压力和裂纹尖端强度因子进行计算分析。结果表明:裂纹开口量和长度是影响裂纹表面压力致使裂纹继续扩展的重要因素;裂纹长度与开口量直接影响表面水压力,而裂纹尖端强度因子与表面压力基本呈线性关系增加;裂纹长600mm和开口量3mm是裂纹扩展的极限状态,当裂纹长度大于600mm或开口量大于3mm时,裂纹扩展趋势明显。     

废弃纤维改善沥青混凝土力学性能试验研究

将废弃的聚丙烯腈纤维添加到沥青混合料中,是一种环保、经济的沥青混合料性能改良方法。本文针对不同纤维含量及纤维长度的沥青混合料进行力学性能试验,分析废弃纤维对沥青混合料马歇尔稳定度、流值、空隙率、回弹模量、疲劳寿命及永久变形值的影响规律,并对纤维增强沥青混合料回弹模量、疲劳寿命与永久变形之间的关系进行探讨。研究结果表明:(1)添加废弃纤维可以增加沥青混合料的稳定性、降低流值;(2)由于废弃纤维使沥青混合料具有抗结构损伤的潜力,因此柔性路面在交通荷载不断增加的情况下,在沥青混合料中加入适量废弃纤维可以改善沥青混合料的疲劳状况,增加路面对裂缝或永久变形的抵抗力。     

朔黄铁路神池南站钢轨剥落掉块原因的数值分析

采用有限元分析软件ANSYS,结合疲劳与磨耗耦合模型,分析朔黄铁路神池南站钢轨裂纹疲劳与磨损的行为机制。结果表明:裂纹扩展速率明显大于钢轨表面的磨耗速率,钢轨破坏形式以疲劳破坏为主;随着裂纹的不断扩展,其扩展速率由快变慢,当裂纹扩展到600μm时,其扩展速率达到最大;在裂纹初始扩展阶段,裂纹扩展方向基本与行车方向一致;当裂纹长度大于600μm后,裂纹扩展方向发生了改变(沿着与起始阶段相反的方向扩展),形成鱼钩形裂纹,导致钢轨表面出现剥离掉块。     

断口定量分析840D车轮辐板孔裂纹扩展速率

对840D车轮辐板孔疲劳断口形貌进行观察并测量疲劳弧线间距。通过分析认为43 mm是临界裂纹的一个重要参考,同时发现闸瓦制动工况在裂纹的产生和扩展过程中起着重要的作用,并推断出裂纹长度在35 mm内,其平均裂纹扩展速率为31.2 mm/年。     

移动荷载作用下热再生沥青路面响应分析

为分析不同RAP掺量下热再生沥青混合料最佳沥青用量及RAP掺量对混合料强度的影响,利用马歇尔室内试验确定最佳沥青用量,并通过15℃和20℃下单轴压缩试验,分析热再生沥青混合料力学性能;利用3D-MOVE Analysis有限层软件分析移动非均布荷载作用下的再生沥青路面力学响应及RAP掺量对力学响应的影响。研究结果表明:RAP掺量增加,沥青混合料抗压性能有所提高;移动非均布荷载作用下,热再生沥青路面面层动力响应具有拉压应变交替变化现象及应变集中现象,易造成疲劳开裂;前后轮作用在计算点位时动力响应峰值相近,但基层及其下各层存在残余应变的影响;RAP掺量增加结构层内弯拉应变及竖向压应变有所减小,但沥青再生层层底剪应力有所增加。     

基于监督学习的轨道车辆车轴裂纹扩展预测方法研究

传统裂纹扩展分析需要精确的数学模型以及校准参数,但现实中的复杂形状裂纹扩展过程难以进行精准建模,而通过有限元软件对裂纹扩展过程进行分析需大量的运算时间。因此,文章提出了基于监督学习的轨道车辆车轴裂纹扩展方法,该方法无需进行数学建模,可通过结构健康监测数据以及初始裂纹数据直接预测裂纹的扩展趋势。经验证,该方法预测准确率较高,能够较好地拟合裂纹扩展趋势。     

基于断裂力学的卸荷带岩质边坡稳定性研究

研究目的:川藏铁路沿线存在大量的卸荷带岩质边坡,边坡发生失稳坡坏会对铁路和人民生命财产安全造成损害,因此有必要对卸荷带岩质边坡的稳定性进行研究。本文基于断裂力学理论,对边坡进行力学模型概化,运用最大周向应力断裂准则进行分析,并推导出裂隙水压力和重力共同作用下边坡稳定性系数计算公式,利用该公式分析结构面几何参数对边坡稳定性的影响及裂纹扩展方向变化规律。研究结论:(1)边坡稳定性系数随裂纹角的变化存在峰值,随平均高度的增大呈上升趋势,随裂隙长度的增加呈下降趋势;(2)结构面几何参数不同,则裂纹尖端附近的应力应变情况不同,复合应力强度因子不同,裂纹扩展方向也不同,裂纹角越大,平均高度越小,裂纹越来越趋向于边坡坡面扩展;裂隙长度和裂纹扩展方向无关;(3)通过对卸荷带岩质边坡的断裂力学机制和稳定性进行分析,可为该典型边坡的评价提供理论支持。     

轴重等工况对轮轨接触疲劳的影响

采用有限元分析软件对钢轨表面存在微裂纹的轮轨接触问题进行研究,依次考虑轴重、裂纹长度和车轮踏面形状对轮轨接触的影响,得到不同裂纹位置的应力强度因子。结果表明,磨耗型车轮踏面的应力强度因子比锥形车轮踏面小得多;轴重或裂纹长度的改变对钢轨的应力强度因子和微裂纹的扩展也有着显著影响;且在同一类型载荷作用下,随着轴重的增加,钢轨的疲劳寿命大幅下降。     

不同级配对沥青混合料矿料间隙率的影响

沥青混合料矿料间隙率过大或过小都会对沥青混合料的路用性能产生不利影响。矿料间隙率对沥青混合料强度、耐久性和高温稳定性有很高的敏感度，是沥青混合料设计的一个重要参数之一。主要研究了不同级配对矿料间隙率的影响，通过马歇尔正交试验分析了级配对沥青混合料AC-13矿料间隙率的影响，得出了矿料间隙率与贝雷法评价级配的参数的关系。     

求解含有弱界面的沥青混合料的弹性模量

采用弹簧型界面,根据广义自洽理论和代表体元理论建立细观力学模型,以弹性理论为基础推导出沥青混合料的弹性模量解析式。算例和模量影响因素分析表明:沥青混合料弹性模量的预测值在学者研究得到的参考值附近波动;沥青混合料弹性模量受骨料特性、骨料含量和沥青胶浆特性的影响,随着骨料模量的增加而增加,骨料体分比在0.3~0.4范围内弹性模量达到最大值。沥青胶浆弹性模量较小时,沥青混合料的弹性模量随骨料体分比呈线性增长,沥青胶浆弹性模量较大时,较少的骨料就能使沥青混合料模量达到最大值,骨料过多反而会降低沥青混合料的力学性能。     

干法胶粉大粒径沥青混合料性能与碳排评价

为提升大粒径透水性沥青混合料(LSPM)的路用性能,采用干法工艺制备胶粉大粒径沥青混合料。首先,提出了干法胶粉沥青膜有效厚度计算方法,并借助析漏与飞散试验,以LSPM-25为研究对象,给出其最佳沥青用量;其次,借助车辙和渗透性试验,对比评价胶粉掺量对沥青混合料性能的影响;最后,借助汉堡轮辙和动态模量试验,分析胶结料类型(SBS、MAC及胶粉)对LSPM-25混合料的影响特征,并对不同类型混合料的节能减排进行量化分析。结果表明：干法胶粉LSPM-25的最佳沥青用量为3.4%、胶粉最佳掺量为20%;路用性能测试结果显示胶粉-LSPM25与SBS-LSPM25沥青混合料的高温抗车辙性能和水稳定性接近,均优于MAC-LSPM25沥青混合料,然而,MAC-LSPM25与胶粉-LSPM25的动态模量整体均要高于SBS-LSPM25;在延长荷载作用时间或升温过程中,相同级配下,SBS胶结料变软或粘性降低的节点出现较早。另外,相较于SBS-LSPM25及MAC-LSPM25沥青混合料,干法胶粉-LSPM25表现出优异的节能减排效果,以1 km高速公路计算为例,MAC-LSPM25碳排放量约为干法胶粉的...     

千斤顶偏心荷载作用下盾构隧道管片裂纹扩展规律

盾构在穿越上软下硬复合地层时掘进姿态控制不佳,易出现千斤顶偏心,导致管片局部出现裂纹。基于扩展有限元理论,运用ABAQUS软件建立管片精细化三维模型,分析千斤顶向内、向外偏心时管片的裂纹形态、扩展规律和扩展路径。分析结果表明:初始裂纹出现在千斤顶偏心一侧的凸榫边缘,内弧面、外弧面、顶面与侧面均出现大范围网状裂纹;千斤顶向内弧面偏心时管片裂纹范围更广,数量更多,危害更严重;裂纹长度呈台阶递增,裂纹扩展可分为裂纹初始发展、裂纹协调发展、裂纹迅速发展3个阶段,在第3个阶段裂纹扩展最迅速,管片结构出现区域性破坏。     

导电沥青混凝土路用性能影响因素的灰关联分析

基于不同石墨掺量及油石比的沥青混合料马歇尔试验及高温稳定试验数据,利用灰关联分析法分析石墨掺量、油石比、击实密度、空隙率、矿料间隙率、饱和度对沥青混合料路用性能的影响程度,得到各相关因素对沥青混合料路用性能影响程度的排序结果。研究结果表明:对于沥青混合料的马歇尔稳定度、流值及动稳定度,石墨掺量均不是其主要的影响因素。对马歇尔稳定度而言,沥青混合料的击实密度和矿料间隙率是其主要影响因素,其关联度远远大于石墨掺量;对导电沥青混合料流值而言,油石比和沥青饱和度是其主要影响因素,且各关联度相差不大;对导电沥青混合料高温性能而言,石墨掺量对动稳定度的影响程度也远低于其余5项。     

富油RAP热再生沥青混合料路用性能研究

为分析富油RAP热再生沥青混合料的路用性能,分别对不同RAP(富油RAP)掺量的AC-20沥青混合料进行抗高温、抗低温、抗水损坏和抗疲劳性能试验.研究结果表明,随着RAP和富油RAP掺量的增加,可以显著降低热再生沥青混合料中新沥青用量,且沥青混合料低温抗裂性能和抗疲劳性能降低,而高温抗车辙能力增强,抗水损害能力先增加后...     

基于图像的CRTSⅡ型轨道板面横向裂纹扩展特征分析

CRTS II型无砟轨道板在长期服役状态下,表面产生裂纹,其位置和方向多种多样。从现场调查情况可以看出,轨道板在承轨台邻近处横向裂纹尤为突出。运用图像处理技术和分形理论对轨道板横向裂纹扩展特性进行分析。计算分析表明:承轨台受荷载作用集中,邻近处轨道板易产生裂纹;轨道板内预应力钢筋边缘易产生先开裂现象,并且裂纹沿着预应力钢筋方向扩展;轨道板裂纹具有分形特征,分形维数随裂纹长度增长而增大,可以作为轨道板裂纹扩展的特征属性指标。     

空心车轴不同形状比裂纹应力强度因子的仿真研究

空心车轴在运用中可能会出现意外损伤而诱发表面裂纹。应力强度因子是预测裂纹扩展情况的重要参数。本文分析了空心车轴的运用载荷,根据所测载荷谱,采取有限元方法计算车轴横截面的应力分布情况。采用四分之一20节点等参退化奇异单元模拟裂纹前缘的应力奇异性,建立空心车轴表面裂纹扩展的有限元模型,并对裂纹前缘进行离散,实现正交扩展,得到不同步扩展的裂纹前缘。在此基础上对裂纹前缘不同位置的应力强度因子进行计算分析,得出不同初始形状裂纹前缘扩展中的应力强度因子分布规律。计算结果表明,具有不同初始形状的裂纹,随着裂纹的扩展,裂纹形状将趋于某一形状比范围内。与解析方法计算的结果比较,二者基本吻合。     

客运专线无砟轨道路基面防水型沥青混合料指标体系与配制技术

在分析无砟轨道路基面防水层功能要求和沥青混合料水力行为的基础上,提出适合客运专线无砟轨道技术要求的路基面防水型沥青混合料SAMI(surface asphalt mixture impermeable)的指标体系。通过大量的马歇尔试验,研究影响SAMI混合料渗透性能的因素如空隙率、沥青含量、级配组成和最大公称粒径,提出路基面防水性沥青混合料的建议技术标准。试验表明,SAMI-10可以作为客运专线无砟轨道路基面防水层的主型设计方案。提出路基面防水型沥青混合料应考虑温度分区,在进行SAMI混合料设计时,应以渗透系数和空隙率作为控制指标,以马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比和低温收缩系数作为优化指标。并以SAMI-10为例,给出路基面防水型沥青混合料的配制技术。     

玄武岩纤维增强沥青胶浆试验与性能研究

沥青胶浆作为沥青混合料的重要组成部分,对沥青混合料的性能有非常重要的影响。根据SHRP研究结果,沥青与矿粉对于高温车辙的贡献率为29%,对疲劳的贡献率为52%,对温度裂缝的贡献率为87%。在混合料中,沥青吸附在填料表面形成薄膜并和填料一起组成沥青胶浆后,既对其它的粗细集料产生粘附作用,又起到填充粗细集料孔隙的作用,对沥青混合料强度的形成有着重要的影响。玄武岩纤维改性沥青胶浆是在沥青胶浆中掺入合适用量的玄武岩纤维,通过对纤维沥青胶浆的高温、低温和疲劳性能研究,深入了解玄武岩纤维及其掺量对沥青胶浆性能的影响。