考虑横观各向同性特性的沥青路面动力学分析

考虑到沥青混合料、粒状类基层和土质路基等材料各向异性特性对沥青路面动力学的影响,基于对各国研究现状的综合分析,采用有限元数值分析方法,在弹性假设下引入横观各向同性系数,建立沥青路面三维有限元模型;采用ABAQUS进行DLOAD子程序二次开发,实现非均布竖向移动荷载的数值模拟;并给出移动荷载作用形式、边界条件和材料参数;而后对比分析了移动荷载作用下各向同性和不同横观各向同性特性条件下三向应变场的差异。结果表明:当考虑横观各向同性特性时,目前采用的设计标准偏于危险,基于各向同性特性的路面设计低估了与永久变形和疲劳裂缝相关的应变。     

沥青混凝土路面分析仪APA的发展与应用

沥青混凝土路面分析仪APA,是一种以沥青混合料轮辙深度为主要评测指标的试验室加速加载测试装置,近年来其广泛应用于沥青混合料的车辙性能评价中,并且得到了逐步的发展。对APA的发展过程以及其在沥青混凝土路面中的应用进行了详细介绍,而后对其优缺点进行了分析,为其进一步发展做了有益的探索。     

基于光纤光栅技术的沥青路面结构应变场分析

在北京某高速公路埋设了光纤光栅传感器以开展应变研究,两组三维传感器组分别被布设于沥青路面的中、下面层以获取各层位内的三维应变信息。通过改变车辆的加载重量和运行速度,分别监测应变响应的变化趋势和规律。试验选用的接地压力范围由0.49~0.97 MPa,而车辆的运行速度包括17、30、44、56、69 km/h等。基于采集数据的计算和分析表明,不同层位的各传感器应变值均随车速降低和轴载增加而显著增加,该规律与力学分析及经验预测的结果一致,这不但验证了将光纤光栅传感器进行路用的可行性,并且提升了传感器现场埋设的流程和工艺。试验结果说明了光纤光栅传感器具有良好的路用性质,将其应用于沥青路面结构的应变场测试是可行的。     

应用Superpave体积设计法设计冷再生沥青混合料

旧沥青路面的再生利用是我国公路建设即将面临的重要课题,其中冷法再生是一种重要方法。本文针对乳化沥青冷再生沥青混合料的设计提出了修正Superpave设计法,经室内试验验证,证明该法取得了较好的效果。     

基质沥青标号对SBS改性沥青低温性能的影响

SBS改性沥青的低温性能受到基质沥青标号、油源和改性剂结构、掺量的共同影响。基质沥青的标号是一个重要的影响因素。为此,以动态剪切流变仪(DSR)实测的玻璃化转变温度(Tg)为评价指标,针对线型SBS改性沥青,分析了不同掺量下基质沥青的标号对SBS改性沥青低温性能的影响。结果表明,基质沥青的标号对低温性能有重要影响,这种影响受到改性剂掺量的限制,掺量越大,影响越大。     

横观各向同性黏弹性沥青路面动力响应解析解

主要推导三向移动荷载作用下考虑复杂层间接触状态的横观各向同性黏弹性沥青路面动力响应解析解。首先，从直角坐标系下横观各向同性黏弹性多层体系动力学问题的基本方程出发，借助相对坐标变换和Fourier变换，推导单层沿深度方向的波数域状态向量传递矩阵；其次，基于波传递方法，构造层顶下行波和层底上行波向量，以消除传递矩阵中的正指数项，保证数值计算的稳定性；而后，基于Goodman模型表征的层间接触条件，建立相邻层上、下行波向量的递归关系，并结合荷载和边界条件，对多层体系各层上、下行波向量进行求解；最后，通过Fourier逆变换和相对坐标逆变换，得到沥青路面任意坐标和时刻下的动力响应解析解，并编制数值计算程序。通过ABAQUS有限元模拟，验证了解析解的准确性，且证明了解析解的计算效率远优于有限元模拟；综合分析荷载、材料、层间接触对沥青路面动力响应的影响，可以发现：水平向荷载与路表剪应力关联性强，是导致路面Top-down开裂的重要因素；层间接触条件和横观各向同性均对面层底部水平向应变影响显著，且这2个因素之间存在耦合效应，建议在路面疲劳寿命分析中予以充分考虑。研究得到的解析解可为真实沥青路面力学行为研究提供高效准确的分析工具。     

饱和状态沥青路面动力响应的时程分析

论证了采用多孔介质理论描述处于自然环境中沥青路面的合理性,并基于饱和多孔介质理论,建立了轴对称瞬态动力分析的有限元模型,给出了有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;分析了动态荷载作用下,饱和状态沥青路面不同应力分量的时程变化情况．结果表明,动态荷载作用下,路面结构内部应力场、位移场具有波动性质;同时产生了不可忽视的孔隙水压力,且出现了正、负逆转,这种孔隙水压力的反复作用最终将导致沥青混合料出现松散破坏．     

AASHTO 2002沥青路面永久变形叠加方法验证

沥青路面的永久变形叠加问题是永久变形研究中的难点。首先对现有的用于沥青路面中的叠加方法进行了分析,指出其不适合于永久变形叠加问题;而后对AASHTO 2002柔性路面设计指南中的永久变形叠加方法进行了简要介绍,并采用两种APA试验方法对AASHTO叠加方法进行了验证。验证结果表明,AASHTO方法并不能准确预估永久变形;应力历史对永久变形叠加结果有很大影响,而以应变硬化原理为基础的AASHTO叠加方法不能体现应力历史的影响。因此,AASHTO 2002的叠加方法还存在着一些局限,需要进行修订。     

基于弹性原理的沥青混合料细观模型数值模拟

由于传统基于连续介质的沥青路面力学分析未考虑沥青混合料细观结构对其宏观性能的影响,该文基于数字图像识别技术,建立沥青混合料细观尺度下的二维有限元模型,赋予两组分弹性参数,进行数值模拟分析;最终获得了AC-25、AC-30、ATB-25共3种级配沥青混合料的应力、应变场.模拟结果表明:良好的细观结构能形成更均匀的应力、应变场,传统沥青混合料设计法忽视了细观结构对宏观性能的影响,导致沥青混合料材料设计性能与实际性能之间存在着差异.     

基于分布式光纤形状传感的沥青混合料车辙变形监测研究

车辙是沥青路面典型的病害形式，其现有的检测及评估方法大多存在表观性。因此，对沥青路面结构内部车辙的演变过程、横断面形状进行监测和评估具有重要意义。引入分布光纤形状传感技术，研发了可用于沥青路面的柔性分布式光纤形状传感器，通过理论分析和标定试验明确了其形状测试原理。将分布式光纤形状传感器植入车辙试件，采用光频域反射设备(OFDR)对室内车辙试验进行了加载全过程的实时监测，获取了沿车辙横断面上各测点的时程应变数据。进而，采用空间曲线理论中的Frenet-serret方程，提出基于分布式光纤传感技术的车辙横断面二维形状重构算法，得到发生累积变形时分布式光纤形状传感器的形态演变曲线。提取重构曲线中荷载作用位置处的位移与车辙仪位移传感器数据进行对比，平均相对误差仅为0.981%,证实上述方法可以实现车辙变形的准确监测。最后基于重构得到的车辙横断面形状，分析车辙变形的演变规律，结果表明其与沥青路面永久变形发展阶段中的压密、流动过程具有较好的对应关系。创新性地提出了基于分布式光纤形状传感技术的沥青混合料车辙变形监测方法，有助于明晰沥青路面结构内部车辙类病害的发展规律和横断面形态，为道路基础设施全寿命...