高等级公路半刚性基层沥青路面合理结构的数学模型及优化程序

本文通过建立路表回弹弯沉、路面结构整体性材料层的弯拉应力和面层合适厚度为主要约束条件、技术经济指标为目标函数的高等级公路半刚性基层沥青路面合理结构优化设计数学模型。采用可变容差法编制寻求合理结构的优化程序，并求解数学模型。     

基于路面测量值的沥青路面平整度数学模型研究

本文在《公路工程质量检验评定标准》下确定评价沥青路面平整度的各项指标,并通过构建正弦函数来表征路面波,利用拉格朗日插值法获得相关评价参数的数学表达式,建立沥青路面平整度的数学模型,并以实际测量数据进行数据优化处理。研究结果主要有:根据国际平整度指数IRI建立起路面平整度数学模型中相关参数之间的相互关系;通过置信误差标准来对测量数据的预处理和误差分析,对路面波进行分区划分,确立路面波的波长值和幅值关系,得到该路段的正弦函数关系式,为后续路面波形函数的分析计算奠定基础。     

基于物元理论的沥青路面综合评价方法研究

沥青路面使用性能评价是路面养护维修和运营经济分析的基础,路面使用性能的综合评价对于公路的运营管理和优化决策具有重要的意义。本文针对承德市承秦出海公路路况调查,采用物元综合评判法,根据反映路面性能的主要指标,应用关联函数,建立了路面使用性能综合评价物元模型。该模型能较好地处理路面使用性能演化过程中的随机性,计算简单。最后以具体公路路面使用性能为示例,利用建立的数学模型,对该路段路面使用性能的变化趋势进行了分析,预测结果表明了该方法的可应用性。     

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。     

水泥混凝土路面温度场研究

首先对影响水泥混凝土路面温度场的主要环境因素做了分析，然后提出了以气候学和传热学基本理论为基础，数学模型简单，符合实际地水泥混凝土路面温度场计算模式，编制了计算程序，利用该程序分析了环境，路面材料特性等因素对水泥混凝土路面温度场的影响，得到了一些用于指导水泥混凝土路面设计的结论。     

河南省沥青路面典型结构设计方法

通过对河南省路况调查和交通量增长规律的研究，经过室内外试验，提出了干线公路常用路面材料参数建议值和路面结构优化设计方案，给出了沥青路面典型结构设计原则和方法，推荐了沥青路面结构组合方案，开发了计算机辅助设计程序。     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS程序对沥青路面温度场进行模拟,并与结构耦合,计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中,考虑了沥青混合料劲度模量、温缩系数是温度场函数。分析结果表明,沥青路面温度应力分析应该考虑温度场在时间和空间上的变化,以及温度场对材料热工参数的影响。     

超载作用下半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的力学分析

为了研究对半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青路面在超载作用下的力学响应,选取2种路面的典型结构,考虑路面结构层完全连续的条件,采用不同的荷载模拟超载情况,利用弹性层状体系计算程序APBI,对2种路面结构进行计算分析.结果表明:在层间接触连续的条件下,柔性路面受荷载作用比较敏感,因此设计柔性路面时,需对超载情况进行充分考虑...     

接缝具有传荷能力的混凝土路面有限元分析方法

有限元程序CPAP采用面积坐标求解位移函数的方法进行编制，它对间接受荷板接缝边缘板单元刚度矩阵及地基刚度矩阵进行简单的数值处理，不用迭代及改变结构整体刚度矩阵的大小。为了能计算具有斜交边界或曲线边界的混凝土路面，采用了三角形薄板弯曲单元的有限元位移法。该程序可计算接缝具有传荷能力的多块不规则异形板混凝土路面的应力场和位移场，能够考虑地基脱空对路面板产生的影响。并举例说明了该程序计算结果的精确性。     

沥青路面平整度预测模型的建立

根据德国数据库“典型路段长期观测”中有关沥青路面结构，材料，交通量，抽载，环境条件及路面性能的观测数据，通过综合分析建立了描述沥青路面平整度阴使用年限而变化的数学模型。该模型对路面的养护管理与设计具有重要的参考价值。     

沥青路面表面裂缝应力强度因子计算方法研究

车荷载和环境荷载常导致沥青路面产生表面裂缝，并向深度发展，影响道路使用功能。应用权函数基本理论，推导出路面表面裂缝应力强度因子的计算方法，并编制相应程序计算路面应力强度因子，得出胎压和水平力对路面表面应力强度因子影响非常大。该方法简洁、有效，对工程应用非常有益。     

基于使用性能的沥青路面结构设计方法研究

以沥青路面的使用性能方程为基础,以路面结构的最小造价或路面设计年限内的最小总费用为优化目标,提出了基于使用性能的沥青路面结构设计方法;该方法可以考虑路面使用过程中的性能变化,能够考虑路面结构各层对路面使用性能的影响,与传统的基于力学的或基于经验的设计方法有较大的改进;对该方法的建立基础、框架、设计参数、设计流程及方法特点作了简要叙述.     

公路路面施工机械的优化配置方法

建立了公路路面基层施工机械优化配置的数学模型，并以一实际公路路面工程为例，经计算表明该模型是正确且有效的，适用于公路路面施工工程的机械设备选型与配置，以及校核公路路面施工机械设备是否达到优化配置。     

考虑非均布荷载的柔性路面有限元分析

在我国现行沥青路面设计规范中,轮胎对于路面的作用被简化为双圆均布荷载,然而实际情况却并非如此。当需要对沥青路面结构进行比较全面的力学响应分析时,就必须考虑轮胎荷载的非均布特性对路面结构的影响,否则难以得出正确结果,但现行规范的计算方法在考虑该情况时存在较大的局限。结合有限元法和假设轮胎非均布荷载为解决这种局限性提供了可能,并结合计算实例阐述了非均布荷载对于计算结果的影响。     

汽车离合器多级式非线性扭振减振器弹性元件优化设计

建立了汽车离合器多级式非线性扭振减器弹性元件的优化设计数学模型，开发了功能较完整的优化计算程序ＡＣＴＤＯＤ，可在给定多级非线性扭振减振器弹性特性曲线的条件下，进行其全部弹性元件的优化设计。最后，以实例设计计算表明，该数学模型和优化计算程序是正确、有效的。     

沥青混凝土路面梯度特性分析

沥青混凝土路面结构在路面温度场及老化作用下会产生梯度特性,而传统的路面设计与力学计算中并未考虑路面结构的这种梯度特性.采用有限元软件ABAQUS建立沥青路面结构的考虑梯度特性的梯度模型与不考虑结构梯度特性的均匀模型,并对两种模型进行了对比分析.结果表明,路面梯度特性对路面结构在行车荷载作用下的力学响应影响显著,因此,在沥青路面结构设计及力学分析中,应当考虑路面结构梯度特性的影响.     

水-温-荷载耦合作用下沥青路面疲劳寿命预估

为精准预测沥青路面的疲劳使用寿命,基于累积疲劳损伤理论,提出路面结构内水、温度以及轴载分布耦合作用下沥青混合料疲劳寿命预测方法。通过间接拉伸疲劳试验确定路面结构下面层沥青混合料在冻融和未冻融两种条件下应变疲劳方程。依托十堰—天水高速试验段,计算设计年限内9种不同温度和10种不同轴载(共计90种)条件下设计轴载的作用次数,同时结合路面结构层底拉应变计算程序进行计算,进而得到更加精确的拉应变。基于疲劳累积损伤理论,计算沥青路面经过冻融和未冻融条件下的疲劳累积损伤,进而得到沥青路面在无水和有水影响下的疲劳寿命。研究结果表明:十天高速公路沥青路面在受水影响和不受水影响下疲劳寿命分别为8.56年和12.12年,相较于设计寿命分别降低了19.2%和42.9%,为沥青路面在结构设计中考虑水、温度以及车辆荷载影响因素提供了可靠依据。     

重载交通下不同基层类型沥青路面结构应力分析

基于我国沥青路面设计理论及标准,参考实际沥青路面结构,选取不同的沥青路面结构与材料参数,如结构层厚度、模量和泊松比等,采用BISAR3.0路面力学计算程序计算分析不同基层类型对沥青混凝土路面结构内部应力状态的影响。结果表明,柔性基层路面与半刚性基层路面的破坏机理存在明显差异,为了实现2种路面的优势互补,应将柔性基层与半刚性基层的结构进行合理的优化组合,以弥补柔性基层和半刚性基层沥青路面的缺陷。     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS对沥青路面温度场进行模拟，并与结构耦合，计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中，考虑了沥青混和料劲度模量、温缩系数是温度场函数的关系。分析结果表明，沥青路面温度应力分析时应考虑温度场在时间和空间上的变化以及温度场对材料热工参数的影响。     

层间接触条件对半刚性路面结构影响的数值分析

半刚性沥青路面的理论计算与实际工作状态不相符，将严重影响沥青路面结构性能的预估。文中考虑不同的层间接触条件，采用拉格朗日有限差分法建立模型进行数值计算分析，分析表明弯沉值和层底应力受层间接触条件的不同而改变，同时层间接触不良导致推移和拥包；进行路面结构设计分析中，层间接触状况对路面结构力学响应有较大的影响，当采用部分接触模型时能更好地反映路面结构的实际工作状态。