沥青混合料重复加载三轴永久变形试验研究

采用SPT沥青混合料简单性能试验仪进行了重复加载三轴永久变形试验,选取了4种级配的沥青混合料(两种用SGC设计,两种用马歇尔设计)室内成型试件,以及车辙部位和无车辙部位的路面芯样,并进行了动稳定度对比试验。得出如下结论:沥青混合料的三轴重复加载永久变形量受混合料的级配、油石比、粉胶比、空隙率等因素的综合作用影响,不能简单以级配的粗细或者混合料的设计方法去评价混合料的三轴重复加载永久变形量。现场芯样的三轴重复蠕变试验与现场的车辙情况完全吻合。建议采用εp@5000作为重复加载永久变形的一个评判指标。     

基于PUMA的单级和多级加载模式下碎石粒料性能研究

通过精密非黏结材料分析仪(PUMA)开展碎石粒料的重复荷载试验,对单粒径、两档料填充和三档料填充碎石粒料进行单级加载模式(SSLM)和多级加载模式(MSLM)试验,研究碎石粒料材料性能,分析和讨论两种加载模式下前400次加载循环的永久变形和弹性模量,并对比了PUMA重复荷载试验与重复CBR两种等效模量及重复三轴试验常围压模型(CCP)和变围压模型(VCP)的计算模量。MSLM加载结果表明,单粒径碎石粒料在荷载强度低于340 kPa时,永久变形快速增长,之后降低,而填充碎石粒料在荷载低于200 kPa就会出现永久变形最大值;集料粒径越大,永久变形增量趋向于单峰变化。SSLM加载的前400次永久变形占总永久变形的主要部分,且比例随载荷强度升高;荷载强度低于240 kPa时,单粒径碎石和填充碎石粒料的永久变形差别不大,当超过240 kPa后,单粒径碎石粒料的永久变形快速增长;相比SSLM,MSLM加载模式的永久变形均较小,MSLM加载模式可以提高粒料材料的承载能力,并揭示粒料材料的三阶段压实原理;采用完全摩擦模型计算的等效模量值低于已有研究结果,但它们呈现相同的趋势,适用于粒料材料模量计算;CCP的弹性模量最大,VCP的弹性模量增长速率最高,荷载强度越大,围压对模量的影响越显著。     

基于性能的级配碎石混合料设计指标

为提高高速公路用级配碎石基层的混合料质量,需要建立基于性能的级配碎石混合料设计指标。利用BISAR程序计算了福建典型结构级配碎石的最大应力、最大剪应力值,同时预估了100 kN标准荷载作用2 000万次下级配碎石变形量占结构总变形量的百分比;然后选择12种级配碎石混合料测定了动态三轴试验的回弹模量、变形率和静态三轴试验的剪切强度;最后分析提出了基于性能的级配碎石混合料设计指标,用于指导福建省级配碎石混合料设计。结果表明:⑴级配碎石需要足够的模量来保证承载能力,同时在沥青路面结构中该混合料可能会产生压缩永久变形或剪切破坏,因此其混合料需要具有一定的抗永久变形能力和较高的剪切强度;(2)可以取回弹模量300 MPa作为级配碎石混合料承载能力的性能指标;(3)福建省典型结构中级配碎石基层最大剪应力为332.8 kPa,最大主应力为396 kPa,考虑1.2倍保证系数,可以取静态三轴试验的剪切强度395 kPa作为级配碎石混合料的抗剪设计指标;(4)按照级配碎石基层永久变形量占结构总变形率不大于13%考虑,可以取动态三轴试验的20 000次和50 000次的变形率不大于10~(-8)作为级配碎石混合料抗永久变形设计指标。     

级配碎石回弹变形特性

级配碎石具有非线性的应力-应变特性,回弹模量是有效描述这一特性的参数,通过室内动三轴试验能够得到较好的模拟级配碎石回弹模量的模型。分析了影响级配碎石回弹变形特性的各种因素,并进行了试验验证。通过数据拟合发现,Uzan模型能更好地反映级配碎石的非线性回弹变形特性,且模型中的回归参数与级配中小于0.075mm筛孔的质量分数有一定的关联性。并针对影响级配碎石回弹模量的两个重要参数：级配中小于0.075mm筛孔的质量分数和含水质量分数,提出相应的取值范围建议。     

透水性级配碎石基层填料永久变形特性及预估模型

透水性级配碎石基层填料因其大而连通的孔隙可有效增强道路系统的排水和生态功能,对“海绵城市”建设意义重大,但其在交通荷载重复作用下的变形稳定性仍有待深入研究。针对由颗粒堆积理论提出的石砂比(G/S)指标所设计的5种不同的透水性级配碎石填料试样，开展了室内动-静三轴试验,研究了级配和应力状态对填料抗剪强度和累积塑性(永久)应变特性的影响,相应地提出了基于级配和剪应力比的力学-经验法预估模型,验证了模型的准确性。研究结果表明：相同G/S值的填料试样在同一围压水平下的轴向累积塑性应变随剪应力比的增大而增大,在同一剪应力比水平下的轴向累积塑性应变随围压的增大而增大；G/S=1.6~1.8的级配碎石填料抗剪强度和抗永久变形性能均最佳,预估模型对于不同G/S值、剪应力比和围压水平下透水性级配碎石填料轴向累积塑性应变的预测具有较高的准确性。     

上海嘉定地区砂土永久变形的影响因素研究

为了了解影响砂土永久变形的关键因素,对上海市嘉定地区的砂土进行了基本物理力学性能试验,随后在万能材料试验机上对砂土进行了重复加载动三轴试验。结果表明,偏应力对塑性变形的影响力最大,含水率次之,压实度的影响力最小。     

三轴重复荷载作用下沥青混凝土永久变形性能研究

利用CRT NU-14气动伺服材料试验仪对AC-13、AC-16及AC-20等3种沥青混凝土材料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究不同试验温度和不同应力水平下沥青混合料永久变形变化规律;在流变学理论基础上推导了基于修正Burgers模型的重复间歇荷载作用下沥青混合料力学模型,并通过数据非线性拟合建立了不同温度条件下的材料永久变形与荷载作用次数以及温度的预估公式。研究结果表明：三轴重复荷载试验环境中,材料永久变形呈现明显三阶段变化规律;偏应力水平及温度升高均会导致材料变形发展速率的增大;高温短时间与低温长时间的永久变形等效性证明了三轴动态重复加载试验作为评价沥青混合料高温流动变形特性的试验方法是合适的;＂永久变形-作用次数-应力＂三维曲面具有较好的精度,能直观全面反映沥青混凝土材料高温变形特性。     

级配碎石动静弹性模量的对比研究

弹性模量是级配碎石在层材料的重要力学指标及设计参数，其值需室内中型以上动三轴试验确定，鉴于目前国内具备此试验条件的单位极少，因此本文通过室内动，静三轴试验对比研究，分别提出了级配碎石的动，静弹性模最随应力状态而变化的非线性模型，并由此给出了两种模型间的关系，通过此关系可用于易于获得的静弹性模量近似的获取动弹性模量值，因而具有较大实用价值并对级配碎石弹性模量合理取值具有重要参考。     

沥青混合料高温性能试验方法

基于局部加载的思想设计了一种新的试验方法(局部三轴试验)来正确模拟路面实际状态,并获得准确的沥青混合料永久变形计算参数。通过ABAQUS有限元计算出试件、压头和底座的合理尺寸;利用该试验方法和常规三轴试验对AC20和SMA13沥青混合料进行了重复荷载蠕变试验,基于不同试验结果回归的参数对车辙试验建模计算,并与实测车辙对比分析。结果发现,局部三轴和传统三轴试验结果的规律性一致,流动次数FN均随温度和应力的增大而减小,且沥青混合料在高温或重载下均表现出较大的变形速率。但与车辙试验实测车辙量及永久变形率相比,由传统三轴试验所得参数计算出的结果偏小,而局部三轴试验所得参数计算出的车辙量及永久变形率与实测值较为一致;且从试验设备要求、试件制备过程和试验操作等方面分析,局部三轴试验更加简单易行。     

倒装式旧路加铺沥青层结构应力分析

级配碎石可有效阻断地下毛细水上升、改善路基的温湿状况,并具有良好的应力消散作用,但应力依赖特性显著,其模量随其结构应力水平而变化。基于旧路加铺路面结构力学分析,研究了级配碎石沥青路面结构应力水平随半刚性基层厚度、沥青层厚度、路基模量、半刚性基层模量和沥青层模量的变化,推荐了各影响参数的取值,基于结构应力分析与级配碎石重复加载动三轴试验,提出了旧路加铺改建路面结构设计要点,为级配碎石模量参数、结构力学分析和旧路加铺改造设计提供依据。     

"长安之星"微型客车车架刚度研究

通过试验和数值模拟，反求“长安之星”车架结构的弯曲和扭转刚度，建立了适用于“长安之星”车架结构的弯曲和扭转刚度测试的试验台，对其弯曲和扭转刚度进行了试验研究。在试验基础上，模拟了刚度测试过程中的约束和加载条件，进行了车架结构刚度的有限元分析。计算和试验结果的对比表明，二者吻合得较好。该研究结果为同类车型开发、改型及优化设计提供了技术手段和依据。     

下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响研究

结合某高速铁路CFG桩加固湿陷性黄土地基的工程实例,采用室内模型试验和数值模拟的方法,研究了下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响.通过模型试验,获得了天然地基、悬浮式和支承式CFG桩复合地基的P-S曲线以及桩土应力比曲线.采用有限元分析软件,模拟以上三种工况在路堤荷载作用下的位移和桩土应力比.模型试验表明:下卧层刚度对湿陷性黄土CFG桩复合地基沉降影响效果显著,支承式CFG桩复合地基的桩土应力比更大.数值模拟与模型试验的结果基本一致,二者可以相互印证.     

基于准静态广义影响线的有限元模型修正方法在简支T梁桥中的运用研究

阐述基于准静态广义影响线的有限元模型修正方法的基本理论,并将其成功运用于长寿长江大桥南引桥的静载试验中。研究结果表明,用修正后的有限元模型对长寿长江大桥南引桥的静载试验进行模拟分析,其模拟预测值与实测值比较吻合,说明本方法在静载试验中运用的可行性。     

某车型上推力杆结构改进

重型汽车上推力杆在使用过程中杆头发生断裂失效比例较大,经过对售后件分析及安装位置分析建立受力分析模型,进行有限元计算,并根据有限元分析结果进行优化设计。针对优化后推力杆经行拉伸、扭摆、偏转等疲劳试验,及装车路试表明优化后推力杆可满足该车型的使用强度。     

长短组合桩工程特性的数值模拟研究

以江苏省常州市某拟建新厂区软弱地基上的长短桩复合地基为背景,在现场单桩静载试验的基础上,运用ABAQUS有限元软件对长短桩复合地基的承载性能进行了数值模拟,并将现场试验和数值模拟结果进行对比。结果表明:数值模拟结果与现场单桩静载试验结果十分接近,验证了ABAQUS建模的合理性和可行性。     

汽车偏置碰撞安全性结构改进

应用Hypermesh和Pam-Crash软件建立整车有限元模型,按照C-NCAP试验要求分别进行整车正面碰撞和40%偏置碰撞仿真。通过仿真结果与试验结果B柱加速度曲线的对比分析,验证整车模型的正确性和可靠性,同时根据仿真结果评估车身结构偏置碰撞安全性能,对结构进行改进。改进后整车偏置碰撞性能得以提升。     

沥青混合料劈裂试验数值模拟

应用有限元软件ABAQUS,采用合适的材料模型建立有限元模型,模型网格按不同密度进行划分,对沥青混合料劈裂试验进行二维与三维数值模拟对比研究。通过研究,对劈裂试验中沥青混合料试件内的应力、应变分布及变形特性和变化规律有了深入的认识,并据此得出沥青混合料的强度参数。结果表明,有限元模拟中,网格划分密度、划分形式对模拟结果有较大影响;对于不同的沥青混合料,其劈裂试验模拟应以相应材料的单轴抗压试验结果为材料特性进行定义;经三维模拟及理论对比验证,简化二维模型在一定条件下是可行的。对沥青混合料性能试验进行数值模拟研究,是一种形象直观、快速高效的研究手段,对沥青混合料研究水平的提高有一定意义。     

新疆伊犁河大桥大型群桩基础试验与数值研究

依托新疆伊犁河大桥,基于其单桩静载自平衡试验结果,通过单桩有限元数值模拟与静载试验反演分析,确定土性参数,对大桥施工阶段群桩承载性状作了现场监测,并用ANSYS对承台群桩基础与土体共同作用进行三维弹塑性有限元分析,数值模拟所得群桩中各单桩桩顶和桩底反力与现场监测成果较一致。在用静载试验和现场监测成果验证数值分析的正确性下,用数值分析对群桩在各荷载工况下的单桩反力分布情况、承载变形曲线作了深入分析。结果表明,群桩基础受力处于合理的范围,几乎无不均匀沉降,基础下不同部位桩的受力随上部荷载的增加而有所调整,但最大与最小轴力差相对变化不大。所得结果可为类似的设计工作提供可靠的理论依据和参考。     

空心板桥桥面铺装对主梁受力性能影响分析

采用有限元计算模型,对空心板桥桥面铺装层对主梁受力性能进行了仿真模拟分析,并与荷载试验的结果进行了对比。结果表明,不考虑桥面铺装参与受力时主梁的计算应力、挠度、荷载效应分别比考虑桥面铺装参与受力时分别大22%、30%、38%,考虑桥面铺装参与主梁受力更加接近荷载试验的实测结果,结构更偏于安全。     

SRV白车身模态及其对车内噪声影响的研究

建立了某运动休闲车(SRV)白车身的有限元模型并进行了模态分析,得到了SRV白车身的固有频率和振型。模态试验和仿真计算的对比分析结果表明,所建立的白车身有限元模型较好地反映了原结构的振动特性。根据模态分析结果,提出了改善该SRV车型NVH性能的改进措施。