基于基层疲劳等效的轴数系数与轮组系数研究

为了提高路面结构设计的合理性,利用BISAR程序,以基层疲劳破坏作为等效准则,计算并分析我国轴载换算公式中的轴数系数与轮组系数在不同基层（柔性基层、半刚性基层、刚性基层）的沥青路面中的取值状况,并与我国及美国AASHTO设计指南中的相关系数进行分析比较,提出不同基层沥青路面在轴载换算中的轴数系数和轮组系数的建议值。     

利用轴载谱确定高速公路沥青路面当量轴载换算系数

交通荷载是在路面结构分析和设计中最重要的因素之一,然而我国目前在进行沥青路面当量轴载换算时,对不同车型的换算系数取值随意性较大,不能很好的反映真实情况。利用江苏省不同地区20条高速公路从2004年—2006年所有货车和大客车的动态称重(WIM)数据,分析确定了各自的轴载谱参数。比较了我国和AASH-TO1993沥青路面设计方法中的轴载换算公式的区别。分别利用两种方法确定了各种车型的当量轴载换算系数,可供沥青路面结构分析和设计参考。计算了混合交通的当量轴载作用次数,指出在对比我国和国外的交通量时,应考虑由于轴载换算方法不同而带来的差别。     

沥青混合料有效温度的计算和应用

笔者从沥青路面的疲劳开裂和车辙两大病害出发，分析了温度对沥青混合料和沥青路面设计的影响，并以沥青混合料疲劳和车辙试验为基础，以陕西省的气候温度状况为例，按照损伤等效原则计算出陕西省典型地区的沥青路面疲劳和车辙有效温度，为沥青路面设计提供参考．     

基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%,表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方...     

沥青混合料有效温度的计算和应用

笔者从沥青路面的疲劳开裂和车辙两大病害出发,分析了温度对沥青混合料和沥青路面设计的影响,并以沥青混合料疲劳和车辙试验为基础,以陕西省的气候温度状况为例,按照损伤等效原则计算出陕西省典型地区的沥青路面疲劳和车辙有效温度,为沥青路面设计提供参考.     

高速公路沥青路面典型结构加速加载试验研究

对两种高速公路沥青路面典型结构,即高速公路半刚性基层沥青路面、柔性基层沥青路面,进行了加速加载试验,分析比较了两种结构在抗车辙和抗疲劳性能方面的衰变规律与差异.试验结果表明,两种路面结构在疲劳特性方面并无明显差异,在抗车辙性能方面,半刚性基层结构优于柔性基层结构.通过路面加速加载试验及其结论,为优化高速公路路面结构设计、确定合理的结构组合提供有力的参考.     

我国现行沥青路面设计方法存在问题分析

分析了采用设计弯沉指标与层底弯拉疲劳应力指标相结合的我国现行沥青路面设计方法,不能控制半刚性基层沥青路面疲劳损坏的原因,以及设计弯沉计算公式中基层类型系数取值的不合理性。并对我国现行沥青路面设计方法提出了修改建议。     

水泥砼路面温度疲劳应力计算方法的改进

根据疲劳损耗等效的原则，对文（３）中提出的水泥砼路面的温度疲劳应力计算方法进行了改进，给出了一种新的计算温度疲劳应力的简便而实用的方法。     

隧道内半刚性基层沥青路面有限元模型建立研究

为了完成对半刚性基层沥青路面的数值模拟研究， 文章通过建立隧道半刚性基层沥青路面有限元模型， 将有限元计算结果与 BISAR3. 0 的结果进行比较， 以研究隧道半刚性基层沥青路面有限元模型的建立。 得出以下结论： 通过比较分析 ABAQUS 与 BISAR3. 0 的计算结果， 验证了本文采用模型的正确性； 当隧道半刚性基层沥青路面三维有限元模型取路面宽 W 为 3.5 米时， 与 BISAR 算出来的结果吻合度较高。 因此， 在对半刚性基层沥青路面进行数值模拟分析时， 有限元模型取路面宽度应当取 W= 3. 5m； 计算路面结构的应力应变响应及疲劳寿命时， 要对半刚性基层进行贯通裂缝预设。 对称荷载的应力、 应变响应均小于偏载， 计算出的疲劳寿命也明显小于偏载情况， 建立的隧道半刚性基层沥青路面有限元模型应该采用偏载模式加载。     

基于疲劳等效的柔性基层沥青路面轴载换算研究

沥青层的疲劳开裂是柔性基层沥青路面的主要破坏形式,提出沥青层的疲劳设计指标,根据疲劳等效轴载换算原则,推导出基于疲劳等效的轴载换算公式.通过室内四点弯曲疲劳试验及路面力学计算结果,确定公式中的换算指数.     

沥青混合料常应力弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC-13、AC-20、ATB-25三种类型沥青混合料试件进行常应力三分点小梁弯曲疲劳试验,分析温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶结料,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;施加相同应力时,低温条件下沥青混合料的疲劳寿命较高温条件下高;而同一应力比时,高温条件下沥青混合料的疲劳寿命较低温条件下高;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

考虑旧路剩余寿命的加铺层结构设计

通过沥青混合料小梁的室内二级荷载疲劳试验,模拟旧路沥青面层材料加铺前和加铺后的疲劳损伤特性.运用混凝土材料等效损伤理论,进行了半刚性基层荷载作用次数在加铺前后的换算,系统地提出了包括旧路面层和基层的剩余寿命预估、加铺层设计和验算在内的沥青加铺层设计方法,并采用此方法对山东省东港高速公路加铺结构进行设计.分析结果表明:初拟结构一、二的疲劳寿命都能满足交通量的要求,但是考虑到经济因素以及各结构层疲劳寿命与交通量的协调性,建议采用12 cm LSPM-25的结构二作为东港高速公路的加铺结构.     

沥青疲劳特性的研究

受粘弹特性的影响,沥青的疲劳特性具有特殊性.目前已有研究发现沥青具有自愈性,即荷载停止作用后沥青的模量可以慢慢恢复.因此开展不同荷载作用模式下沥青疲劳特性的研究是十分必要的.文中借助于DSR研究了连续加载模式下沥青的疲劳特性,采用4种沥青疲劳评价指标(50%G*,DER,DR,δ)评价了沥青的疲劳特性,研究了沥青的自愈能力.研究表明:沥青的疲劳性能随着应力的增大而降低.当控制应力较大时,模量随着荷载作用次数的增加而减小;当控制应力较小时,出现硬化现象.50%G*,DER,DR,δ这几种疲劳寿命评价指标均存在一定的不足.沥青的自愈性对沥青的疲劳特性有重要影响.荷载停止作用初期,沥青模量的恢复程度较大.当时间足够长时,沥青的模量可以恢复到初始模量,但粘弹比例发生了变化.     

沥青混合料疲劳性能研究

论述了沥青混合料疲劳研究的室内试验方法,对沥青混合料小梁弯拉疲劳试验与劈裂疲劳试验做了对比,说明在中国现有条件下,室内疲劳试验采用劈裂试验方法的合理性。并提出几种高等级道路常用沥青混合料的疲劳方程及沥青混合料抗拉强度结构系数K,供设计参考。     

加速加载条件下沥青路面疲劳破坏分析

建立沥青路面有限元模型,按照我国沥青路面设计规范对所建模型施加1次标准荷载进行静力分析,然后施加200万次的循环标准荷载,进行疲劳破坏分析。模拟结果表明,在仅考虑载荷作用时,沥青路面疲劳破坏首先发生在轮迹中心处,然后向两侧扩展。     

基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算方法

针对钢桥面铺装设计必须控制的疲劳和车辙主要破坏形式,提出了钢桥面铺装结构设计的疲劳指标与车辙指标,遵循疲劳和车辙等效轴载换算原则,应用疲劳等效原理,推导出基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算公式。根据室内疲劳试验及力学分析结果,确定了该公式中的换算指数和其他轴型与轮组轴载换算为单轴双轮组的轴载换算系数。结果表明,对于钢桥面浇注式沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为4．35,对于钢桥面改性沥青SMA铺装体系的轴载换算指数为5．30,对于钢桥面环氧沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为6．25,在钢桥面铺装设计与验算中,经换算其结果较为精确、可行。     

复杂荷载下沥青混合料剪切疲劳性能

采用室内实验模拟不同荷载谱作用下沥青混合料的抗剪切疲劳特性．使用强度退化模型预估随机荷载谱下的沥青混合料剪切疲劳寿命,其结果与实验结果相近．验证了这一模型可为路面使用性能的预测及优化养护决策提供参考．     

钢桥面沥青混凝土铺装疲劳裂缝扩展数值分析

为揭示钢桥面沥青混凝土铺装裂缝行为机理,分析了铺装层疲劳裂缝扩展阻力曲线,利用复合梁疲劳试验数据,采用三维有限元方法,研究了铺装层裂缝启裂、扩展直至失稳的全过程。结果表明:疲劳裂缝扩展阻力曲线形式与材料类型和"铺装层 钢板"复合结构有关系;当天然初始裂缝长度为0时,疲劳裂缝扩展一般存在3个阶段:起始扩展区、稳态扩展区和失稳扩展区,此时复合梁的疲劳寿命接近800万次;当初始裂缝长度为10 mm时,疲劳裂缝扩展直接进入失稳扩展区,疲劳寿命约为200万次;裂缝增长率与荷载作用次数之间存在良好的非线性关系。可见,钢桥面铺装层宜选用空隙率小、易密实的铺装材料,同时可根据荷载作用次数推断出铺装层疲劳裂缝的状态。     

旧砼路面板上沥青加铺层直道试验研究

对不同结构方案下的旧水泥混凝土路面板上沥青混凝土加铺层结构进行直道试验,分析研究了不同轴重及荷载次数作用下的接缝弯沉差、车辙变形以及路面的疲劳特性,并对比了沥青加铺材料及结构优劣性.结果表明,在不同轴载的反复作用下,所研究的新型沥青混凝土材料在接缝路表弯沉、车辙变形量和路面结构的抗剪切疲劳特性等方面都优于普通的AC-20沥青混凝土.