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...     

考虑路面覆盖效应的路基平衡湿度分布及预估

以非饱和土力学理论、流体力学理论和热力学理论为基础,分析了非饱和土路基水汽迁移机理,推导了路基的一维非稳态的蒸汽通量方程;通过在受路面覆盖效应的强蒸发地区现场调研和室内外试验,探讨了该地区路基平衡湿度的空间分布特征;提出了TMI-w PI基质吸力预估模型的修正系数;标定了反映含水量与基质吸力单值函数关系的FredlundXing模型参数,并对路基平衡湿度进行预估。结果表明:水汽迁移主要受湿度梯度和温度梯度的影响,由于路面覆盖效应的影响,路基内部湿度最大的是在路基顶面以下40~80 cm范围,从该范围向上或向下呈递减的趋势,且其平均含水量远高于裸露地面;提出引入TMI和w PI为参数的基质吸力预估模型修正系数,将误差范围控制在20%以内;Fredlund-Xing模型适用范围广,在考虑路面覆盖效应的强蒸发地区可较好地表征路基土湿度和基质吸力的相关关系,模型参数拟合结果相关性可达0.84,预估值与试验测试结果具有较高的一致性。     

纯滞后过程的模糊预估控制

利用惯性过程的阶跃响应特性和线性系统中的叠加原理，提出了纯滞后过程的模糊预估模型。仿真结果表明，对纯滞后过程用该模糊预估模型进行并级补偿模型控制可以取得很好的效果。     

沥青砼非线性流变模型与路面缩裂温度预估

基于Ｂｕｒｇｅｒｓ模型，提出了一个四元件非线性流变模型（ＦＥＮＲ）。其蠕变解表明，它可表征沥青砼蠕变直至破坏的全过程，且与实测值较吻合。特别地，该模型提供了沥青砼蠕变破坏判据σｍａｘ。采用Ｈｉｌｌｓ和Ｂｒｉｅｎ的测定，并对温度应力进行离散化处理，利用该模型推导了路面缩裂温度预估方程，编写了求解程序，可预估任意单调降温条件下的路面缩裂温度。初步解决了破裂温度预估法存在的问题，可供实用。     

基于参数自校正AR模型的网络时延估计

针对网络随机时延这一问题,提出了参数自校正AR模型的网络时延估计算法,并对其进行预测.首先兼顾预估精度和算法实时性的原则确定了模型的参数,建立了网络时延的AR模型;在此基础上,通过LMS算法对时延进行在线预测,并根据新的时延值在线调整模型的参数;通过仿真结果验证了该算法具有很好的预测精度和实时性,具有一定的应用价值.     

中等长度推力桩双参数的确定

本文提出了中等长度推力桩双参数的确定方法，并且可以计算预估中长推力桩的桩底边界条件。     

基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法

分析了沥青路面产生永久变形的主要影响因素,采用"分层分区叠加思想",建立了考虑车辆重复荷载、路面材料特性及温度条件等因素综合作用的沥青路面永久变形预估方法,研究了预估模型中参数的确定方法。推导了重复荷载作用下沥青混合料的黏弹性本构模型,结合三轴重复加载试验数据研究了沥青路面各结构亚层沥青混凝土的蠕变柔量的拟合方法;通过对试验路温度进行实测,确定了年各代表温度区间内标准轴载作用次数;采用有限元方法分析了不同温度条件下沥青路面结构各亚层偏应力分布;最后运用该预估方法对綦万高速公路沥青路面的永久变形量进行了计算。结果表明:计算值和实测值基本吻合,建立的预估方法具有较高的计算精度,能够较精确地模拟沥青路面的变形规律。     

钢桥面铺装混合料三轴重复加载试验变形特性

为了研究钢桥面铺装材料的高温变形特性及其车辙预估方法,针对MA及SMA两种钢桥面铺装混合料,采用三轴重复加载试验评价其高温性能,并根据试验结果,通过多元线性回归得到材料的非线性计算模型参数,使用ABAQUS有限元软件,模拟三轴试验过程,将计算变形与实测变形相比较。发现两种混合料高温变形发展规律以及对不同荷载条件的响应方式不同,SMA具有优异的高温抗变形能力;有限元模拟的误差约为10%。分析结果表明:采用三轴重复加载试验和多元线性回归确定材料的非线性计算模型参数的方法可靠,模型参数可用于沥青桥面铺装的车辙变形预估。     

基于沥青路面抗剪性能的车辙预估模型标定

为向路面结构设计和沥青混合料抗剪设计提供参考,用室内环道试验数据建立了基于抗剪性能的车辙预估模型,并与现有车辙预估模型进行了比较.为了标定该车辙预估模型,采用2条高速公路沥青路面现场实测数据,对车辙预估值和实测值进行了比较.结果表明:与现有车辙预估模型相比,除综合系数有差别外,其余参数值相差较小;当修正系数为0.361 3时,预估值和实测值吻合较好.      

机场复合道面剩余寿命预估方法

分别运用美国联邦航空局(FAA)基于弹性层状体系理论的道面设计方法(LEDFAA)、中国民用机场水泥混凝土道面设计方法(APDMC)与PCI衰变模型,建立了复合道面剩余寿命的预估方法,比较了3种方法的预估结果及其适用性。计算结果表明:3种预估方法确定的剩余寿命较为接近,最大偏差为3.2 a,最小偏差仅为0.1 a,引起偏差的原因在于不同预估模型采用的控制指标不同。基于LEDFAA设计方法的预估结果对土基模量很敏感,基于APDMC设计方法的预估结果对混凝土的弯拉强度非常敏感,而PCI能够全面地反映道面的使用性能,因此,在有足够历史数据的条件下,采用PCI衰变模型预估道面的剩余寿命。     

压实黄土动态回弹模量的试验研究

通过室内重复加载三轴试验,研究了影响压实黄土动态回弹模量的主要因素及其规律.研究结果表明:回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随偏应力和含水量的增大而减小,且在含水量和压实度一定时,回弹模量存在着一定的应力依赖关系.在此分析基础上,采用3参数复合模型,以体应力和剪应力为变量,回归得出压实黄土在不同含水率和压实度下的回弹模量预估模型,并将模型参数与土样物性参数之间建立了线性回归模型,拓宽本研究成果的应用范围.     

基于多元线性回归的线性系统状态空间辨识算法

提出了一种新的多变量线性系统状态空间辨识算法.该算法采用多元线性回归,而不是传统算法中的子空间投影.首先通过多元线性回归获得系统的预估器马尔可夫参数,然后基于一个关鍵等式获得系统的预估器可观性矩阵与状态序列的乘积矩阵,接着通过奇异值分解得到状态序列,最终再次运用多元线性回归求得系统状态空间模型的各个矩阵.由于本文的算法是预估器式的,因此适用于开环和闭环辨识.基于AIC准则,设计了算法的阶次选择策略,通过仿真例子,验证了该算法的有效性.     

柔性基层沥青路面车辙的数值模拟

在归纳总结国内外沥青路面车辙预估方法基础上,首先选取AC-13、AC-16、AC-20三种不同类型沥青混合料,采用静压法成型试件,分别进行了不同温度(20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)条件下的单轴静载试验,通过数据处理和回归分析,得到AC-13、AC-16、AC-20蠕变参数,并由抗压回弹模量试验获得弹性参数,从而确定了变温条件下车辙模拟计算的材料模型及参数,然后使用ABAQUS有限元分析软件对常见的一种柔性基层沥青路面结构进行车辙非线性数值模拟,以预估沥青路面车辙达到临界修复或破坏的时机,为沥青路面的养护和维修时机确定进行及时预警。     

地震压埋人员压埋率预估模型

针对震后快速反应与应急救援辅助决策的需要,在分析地震压埋人员影响因素的基础上,建立了基于倒塌率和在室率的压埋率预估模型.把在室率作为先验概率,为快速预估地震压埋率提供了条件.最后,以汶川地震灾区部分中小学为例,用建立的压埋率模型进行估计,并运用误差理论进行了精度分析.结果表明,该压埋率模型的预估精度达±0.2左右.     

基于车辙量预估的路面设计方案比选

车辙是影响重载地区沥青路面使用性能的主要病害,对路面车辙量进行科学合理的预估,进而根据车辙预估量,调整路面结构,形成基于车辙预估量的路面设计方法,具有重要的意义。以阳蟒高速公路沥青路面设计为例,针对柔性基层和半刚性基层两种路面结构进行了车辙量预估,预估结果表明,柔性基层车辙量要明显小于半刚性基层,为车辙预估模型的建立与路面结构的选择提供了借鉴。     

路面抗滑性能检测与预估方法综述

针对道路工程中路面抗滑性能检测与预估中存在的问题,分别从力学机理、检测方法、预估模型3个方面系统梳理了路面抗滑性能相关成果及进展;基于传统的库伦摩擦定律,阐明了路面抗滑性能的摩擦力学机理,从路面、轮胎以及接触环境3个方面总结了抗滑性能的影响因素;总结了抗滑性能的直接与间接测量方法,重点分析了路表纹理检测技术的难点以及测试数据的预处理方法;对比分析了抗滑性能预估的传统经验统计模型、力学模型以及机器学习等方法的优点与不足。研究结果表明:影响路面抗滑性能的因素众多,传统的摩擦理论难以描述橡胶与粗糙表面接触界面第三体的力学行为,因此,需要进一步研究具有润滑介质的接触界面摩擦机理;抗滑性能直接检测方法功能单一,成本较高,表面纹理的高速无接触自动化检测更加符合未来智能一体化检测需求,但高精度、大量程检测以及数据清洗仍是需要突破的瓶颈;相比现行的各类预估模型,经验统计模型及机器学习弱化了胎-路接触特性,导致预估模型缺乏扩展性;推行有限元仿真力学模型方法,有望进一步揭示复杂物理场下的摩擦机理,从而开发更精准、高效的路面抗滑预估模型。      

美国路基土回弹模量确定方法研究现状

路基土回弹模量是表征土基强度的力学参数,是路面结构设计的主要参数,对路表弯沉和路面设计层厚度的确定有很大的影响。回顾了美国地区路基土动态回弹模量室内试验方法、预估本构模型及室外试验方法的最新研究进展,并对其做了评述,指出了研究发展方向。     

超载和高温共同作用下路面车辙预估

针对沥青路面在超载和高温共同作用下的路面车辙进行研究,通过合理路面结构参数的选取,采用有限元分析了路面结构层内部的应力,利用合适的车辙预估模型进行车辙计算,并研究了不同轴载作用下的车辙量的变化。研究成果对于认识高温、超载对路面车辙的影响提供了定量化的判断依据。     

沥青结合料离散元模型

基于Burgers流变模型，可以利用中心差分法建立并推导沥青结合料的离散元模型，并可使用二维颗粒流模拟程序（PFC2D）实现从数值上预估沥青结合料的流变特性。该模型和PFC2D预测结果的高可靠性均得到了充分的验证。     

寒区沥青路面服役性能Ⅱ:疲劳寿命预估模型

低温及冻融作用下的沥青混凝土开裂是道路工程中寒区沥青路面的主要病害形式之一。为量化寒区状态下这两类病害演化的影响，开展基于冻融分区下寒区沥青路面疲劳寿命预估模型的研究。首先，建立沥青混合料冻融损伤疲劳寿命衰变模型；然后，基于热量和降水指标进行冻融环境量化分区，根据损伤等效原则建立室内外冻融次数对应关系；最后，基于沥青混合料冻融损伤疲劳寿命衰变模型和室内外冻融次数对应关系，提出不同地区考虑冻融作用的调整系数计算方法。结果表明：对于不同地区，考虑冻结指数和考虑冻融的调整系数相对误差在20%以内；对于冻融频繁但低温不严重的地区，应当综合选取考虑冻结指数和考虑冻融的调整系数，以提高沥青混合料层疲劳寿命预估精度。研究结果可为寒区沥青路面疲劳寿命预估提供参考。