沈大高速公路路面使用性能养护综合评价模型的研究

以沈阳至大连高速公路路况普查的数据为基础，考虑路面性能参数的概率分布特性，建立了高速公路沥青路面使用性能养护综合评价模型，并通过产例将其与国内外模型进行了对比分析，验证了其实用性。然后通过进一步研究建立了此模型与养护经济费用的关系，找出了路面养护费用增长的敏感阶段，建立基于路况综合评价的路面养护优先级别，为高速公路养护优先排序提供了一个简捷的参考方法，最后应用马尔可夫过程建模方法，建立了路况综合评价随时间衰变的概率预测矩阵，使之可供养费用分析之用，通过以上研究，此模型可为高速公路沥青路面的养护评价，养护对策的优先排序，养护资金的优化决策分析提供参考。     

福建省水泥混凝土路面结构温度场监测试验研究

水泥混凝土路面性能显著受到温度应力影响。我国地大物博,各地区气候不同,路面结构亦有差别,为准确了解本地水泥混凝土路面结构的受力性能,针对具体结构进行区域温度场和温度应力研究是十分必要的。以福建省南平市、福州市两地水泥混凝土路面结构为研究实体,进行了3个不利季节的现场温度场监测,并得到相关的重要实测数据。阐述了试验路段温度场的具体监测方案,包括温度传感器和自动气象站的布置、埋设,以及现场观测程序等。基于测试数据处理,分析了贫水泥混凝土基层和冲击压实破碎水泥混凝土板作垫层的两种水泥混凝土路面结构温度场、温度梯度的分布特性。校验了目前常用的一维温度场和二维温度场的适用性,得到一些有意义结论,为水泥混凝土路面温度场及温度应力深入研究提供了试验依据。     

冲击压实破碎旧水泥混凝土路面施工对盖板涵影响的研究

冲击压实施工时产生巨大的冲击波,会对改建线路桥涵产生严重影响。结合冲击压实技术在316国道福州段旧水泥混凝土路面改建工程中的应用,运用有限元采用拟静力法模拟冲击压实的动力作用,计算分析了由冲击压实载荷引起的附加应力在土基中的分布性状。并根据有限元计算结果,分析计算了冲击压实荷载作用下不同埋深盖板涵顶面的受力情况,进一步通过构造配筋比和冲击压实工作区两个概念,探讨了冲击压实施工时不同埋深盖板涵竖直和水平方向的安全控制距离。研究结论可为冲击压实安全施工控制提供参考。     

排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真

为揭示排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的细观力学机制,综合室内试验和数值模拟相结合的方法,采用图像识别技术获取车辙板粗集料及孔隙细观信息,并基于离散元建立单轴静态蠕变试验模型,围绕沥青模量、粘结强度和混合料孔隙率等3个因素对排水沥青混合料高温性能的影响开展了研究。结果表明:在相同的外荷载作用时间下,模量对永久变形的降幅影响略大于蠕变柔量,模量由1倍提升至5倍,蠕变柔量约降低3.7倍,永久变形降低约4.7倍;模量增大至4倍后,永久变形量和蠕变柔量的降幅趋于平缓;空隙率由18%提升至22%,蠕变柔量和永久变形量均增大约40%,混合料耐久性明显降低,空隙率18%-19%阶段对永久变形和蠕变柔量的增幅较为平缓,19%-22%阶段永久变形和蠕变柔量的增幅增大,且接近线性关系;混合料承载力随粘结强度提高而增大,不同粘结强度(280、300、500 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响基本一致,且低粘结强度(250～300 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响远大于高粘结强度(300～700 N)。在影响蠕变柔量与永久变形计算值可靠度的3个因素中,按可靠度高低排序依次为:粘结强度、空隙率、模量。     

加筋土路堤稳定可靠性设计的分项系数优化

为了完善加筋土路堤极限状态设计方法,分析了加筋土路堤稳定可靠性设计的分项系数。基于大量工程实测资料和文献资料的统计分析,初步确定了填料密度、填料粘聚力、填料内摩擦角、汽车荷载、筋材抗拉强度、筋土似摩擦系数和路基几何参数等参数不定性系数的统计结果和概率分布模型。针对加筋土路堤的筋材拉断、筋材拔出、基底滑动以及整体滑动4种失效模式,按照抗力最小二乘原理,优化得到了相应的恒载分项系数、活载分项系数与抗力分项系数。计算结果表明:实例工程在4种失效模式下的总抗力均大于总恒载与总活载之和,同时安全系数均满足规范要求。可见,优化得到的分项系数合理。     

水泥混凝土路面固化温度区域特征及其对面板翘曲的影响

基于全国5个地区的气候参数, 采用路面早龄期温度场计算程序, 研究了不同海拔和纬度地区水泥混凝土路面固化温度的分布特征; 考虑了面板的固化温度与环境温度的叠加效应, 采用三维有限元程序, 分析了不同地区固化温度对路面板翘曲和脱空的影响特性。研究结果表明: 影响面板行为有板顶、板底固化温度差和固化平均温度; 各地水泥混凝土路面的全年固化温度差的分布基本呈宽矮峰加尖锐峰的双峰组合形态, 分别反映负、正固化温度差分布; 负的固化温度差集中在白天形成, 变异性大, 造成面板板角向上翘曲的趋势, 正的固化温度差基本在夜间形成, 数值集中, 形成面板板角向下翘曲的趋势; 对比不同区域的路面固化温度, 高原地区负固化温差最大, 拉萨高频次负固化温度差可达-17.2℃, 其次为北方地区, 哈尔滨高频次负固化温度差约为-13.2℃; 固化平均温度分布呈单峰型, 一般为负值, 纬度高的地区气温年较差大, 直接导致固化平均温度变异范围大, 处于北方的哈尔滨高频次固化平均温度约为-30.4℃, 拉萨则约为-18.4℃; 负的固化平均温度也会引起面板板角向下翘曲, 同等条件下其对面板翘曲的影响效应约为固化温度差影响效应的30%~50%;不同的固化温度特征叠合当地气候环境, 对面板服役阶段的翘曲和脱空会产生不同的效应, 叠加负固化温度差为-20℃时, 面板向上翘曲增大约1.5~2.0mm; 对于面板翘曲明显的地区, 建议可选用四边约束结构形式改善路面工程性能。      

冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为

为了揭示冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为,基于动力三维有限元分析方法,考虑材料的弹塑性,拟定纵横板边、板中及板角4种典型荷载位置,在四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时,分析了路面各层结构的受力和变形特征。研究发现,各工况下混凝土板底部承受纵、横向弯拉应力是旧面板破裂的主要原因,基层与旧面板一起处于双向弯拉状态,土基三向受压,不同工况存在不同的有效影响深度。冲击碾压板角时,路面板竖向位移最大,影响深度最深;而冲击板中位置时,板竖向位移最小,分布最均匀,此时板体以纵向弯拉为主,易形成横向裂缝;当冲击纵向板边时,板体以横向弯拉为主,易形成纵向裂缝。可见,路面破碎效果是地基刚度、冲击能量与冲击位置的综合函数,建议基于具体路况选择相应的施工方案。     

冲击压实破碎旧水泥混凝土路面施工技术试验研究

对316国道福州段冲击压实处理旧水泥混凝土路面板施工试验段进行了现场监测,监测内容包括路面沉降观测、裂缝发展观测、弯沉观测、回弹模量检测,取芯检测,落锤弯沉仪(FW D)路面评价等,结合监测数据,探讨了冲击压实施工时路基路面性状变化规律,探讨了路面性状变化与施工工艺之间的关系,以及路面破碎程度对路面加铺设计的影响等,并依据研究结论提出了推荐施工控制指标和评价方法,为冲击压实处理旧水泥混凝土路面技术的应用提供了技术参考。     

弯沉预估控制法用于半刚性基层施工质量控制的试验研究

在试验研究和对试验路面各结构层不同龄期的表面弯沉进行跟踪测定的基础上，应用概率统计与非线性回归的方法，对不同材料、不同剂量的半刚性基层表面弯沉及其回弹模量随龄期的变化规律进行了研究分析，得到了若干重要结论及统计回归公式，井由此提出了实时监控半刚性基层施工质量的弯沉预估控制方法。     

铧本公路半刚性基层表面弯沉试验研究

在对铧尖子至本溪二级公路不同计量水泥、石灰稳定砂砾基层表面不同龄期弯沉的跟踪测定试验基础上，分析对比水泥、石灰稳定砂砾基层表面弯沉及其模量随龄期发展变化的规律，并得出相应的回归公式和结论。