表面排水条件对饱水沥青路面动力响应的影响分析

首先建立动态荷载作用下,饱和状态沥青路面轴对称瞬态动力分析有限元模型,并给出有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;而后分析表面排水和表面不排水两种条件下的竖向位移、竖向应力、水平应力、剪应力和孔隙水压力沿深度方向的分布和时程变化,以确定表面排水条件对饱和状态沥青路面动力响应的影响。结果表明,与表面排水条件相比,表面不排水状况对位移场影响不大,而对应力场影响较大;后者在轮胎边缘外侧产生了较大的竖向拉应力,同时产生了更大的正孔隙水压力,使得路面结构处于更加不利的受力状态。     

考虑沥青路面材料参数空间差异性的解析计算及影响分析

复杂服役环境下沥青路面的材料参数存在明显的空间差异性，具体表现为沿深度的模量梯度分布与非连续层间接触以及横观各向同性，实现其解析计算对现有的沥青路面力学响应分析及结构设计方法具有重要的参考价值。为此，从弹性力学基本方程出发，基于状态空间法，推导了具有指数模量梯度的横观各向同性弹性层状体系通解；在此基础上，基于波传递方法，将状态向量转换为波向量，并结合边界条件和层间条件，建立了考虑沥青路面材料参数差异性的多层路面结构解析解；然后借助MATLAB平台编制了数值计算程序，采用文献对比、BISAR程序以及有限元软件ABAQUS验证了该解析解的精度与效率；最后结合典型数值算例，阐述了该解析解在沥青Top-Down开裂和传统路面疲劳损伤分析中的应用。理论推导和数值计算结果表明：该解析解摆脱了弹性力学问题求解对应力函数的依赖性，并且借助波传播方法，避免了求解中正指数过大对求解精度的影响，并使得边界条件和不同层间接触关系的描述更加便捷；沥青路面材料参数的空间差异性不可忽视，沥青面层连续模量梯度会造成更大的路表拉应力和最大剪应力，进而加剧沥青路面的Top-Down开裂；而横观各向同性和层间接触状态间存在耦合效应，从而会加剧沥青路面的疲劳损伤。     

SBS/橡胶粉复合改性SH型混合生物沥青工艺及机理

为探究复合改性技术提升混合生物沥青路用性能的工艺及机理，针对特定来源的SH型生物沥青，将其与石油沥青共混制备混合生物沥青后进行SBS/橡胶粉复合改性，研究改性顺序及改性剂掺量对复合改性沥青常规路用性能的影响、生物沥青掺量对改性剂溶胀特性与复合改性沥青高温及低温性能的影响，由此确定混合生物沥青复合改性工艺；利用多应力重复蠕变恢复（MSCR）、弯曲梁流变（BBR）和频率扫描（FS）试验评价复合改性沥青的流变特性；借助红外光谱（IR）化学官能团分析以及荧光显微镜（FM）和原子力显微镜（AFM）微观形貌观测分析揭示混合生物沥青复合改性机理。研究结果表明：SBS掺量为2.5%，橡胶粉掺量为18%（内掺）时，按照先SBS改性后橡胶粉改性的顺序制备的复合改性沥青的常规路用性能均较优；生物沥青掺量为15%时改性剂溶胀特性与复合改性沥青的高温及低温性能均较佳；SBS/橡胶粉复合改性在显著提升混合生物沥青弹性恢复率与m值的同时还降低了其不可恢复柔量与劲度模量，即改善了混合生物沥青的高温稳定性与低温抗裂性，且此结果与FS复数模量主曲线结果相一致；生物沥青可有效增溶聚合物改性剂并增强聚合物相网络结构，从而显著提升沥青复合改性效果；对混合生物沥青进行SBS/橡胶粉复合改性后未出现新的特征吸收峰，此复合改性过程属于物理变化；沥青厂生产的复合改性沥青性能优于实验室水平制备的复合改性沥青。     

级配碎石混合料的动力变形特性

采用在古典 C.B.R法的基础上 ,施加动荷载的简化试验方法 ,分析级配碎石混合料的动力变形特性 ,可用永久变形、弹性模量双指标指导混合料的组成设计 ,而合理的级配碎石基层材料组成 ,应考虑到材料与振动碾压工艺的相互作用。     

沥青混合料水损害评价方法中试验条件的研究

我国现行规范规定采用残留马歇尔稳定度和冻融劈裂试验来评价沥青混合料抗水损害的能力，但是由于试验条件控制不够合理，与路面实际状态并没有建立良好的关系。因此，在分析了现行的水稳定性评价方法不足的基础上，本文重点讨论了空隙率和饱水率对冻融劈裂试验结果的影响，通过试验研究提出常规冻融劈裂试验空隙率应控制在7％～8％或采用马歇尔标准击实25次，饱水率应控制在60％～75％。     

应用玻璃化转变温度评价SBS改性沥青低温性能

在分析现有评价SBS改性沥青低温性能方法的基础上,提出了采用玻璃化转变温度Tg来评价SBS改性沥青的低温性能,并对相应的试验仪器(动态剪切流变仪)和试验方法进行了介绍。应用动态剪切流变仪实测了7种SBS改性沥青的Tg,并且进行了相应的沥青混合料试验验证。结果表明:玻璃化转变温度Tg物理意义明确,测试方法简便,与混合料的测试结果相关性较好,适合于评价SBS改性沥青的低温性能。     

乳化沥青冷再生混合的室内设计与性能评价研究

针对乳化沥青冷再生混合料初期易松散破坏的特点,文中提出了新的设计和性能评价方法。设计方法采用Su-perpave体积设计法,并给出合适的室内成型工艺;混合料性能的评价分两阶段:成型初期,采用修正肯塔堡飞散试验和冻融劈裂试验分别评价混合料的初期抗松散性和其中存在的水对路用性能的影响;成型后期,采用车辙、冻融劈裂、小梁弯曲来控制混合料的长期路用性能。最后,采用该方法对实际工程材料进行了验证,取得了较好的效果。     

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。     

生物基再生剂对老化沥青流变特性的恢复效果及再生机理

为探究油脂行业下游底物作为生物基再生剂(BR)对老化沥青流变特性的恢复效果及再生机理，制备不同针入度等级的老化沥青(P50、P30及P15),分别掺入不同比例的BR使其针入度恢复至未老化水平，通过频率扫描及流动性扫描试验，研究老化沥青流变特性的恢复效果，并基于沥青特征官能团及微观结构变化，分析对应的再生机理。结果表明：BR对不同老化程度沥青流变特性的恢复效果不同，P50再生后各项指标完全恢复，对于老化程度较重的P30和P15,尽管掺入较高比例的BR后针入度得以恢复，但流变指标与未老化沥青仍存在较大差别。BR在调节老化沥青组分比例的同时，通过稀释、溶解沥青质胶团，恢复了沥青胶体结构的稳定性，但该过程并不涉及沥青组分的化学可逆恢复，此为沥青再生的主要机理。     

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。