基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法

分析了沥青路面产生永久变形的主要影响因素,采用"分层分区叠加思想",建立了考虑车辆重复荷载、路面材料特性及温度条件等因素综合作用的沥青路面永久变形预估方法,研究了预估模型中参数的确定方法。推导了重复荷载作用下沥青混合料的黏弹性本构模型,结合三轴重复加载试验数据研究了沥青路面各结构亚层沥青混凝土的蠕变柔量的拟合方法;通过对试验路温度进行实测,确定了年各代表温度区间内标准轴载作用次数;采用有限元方法分析了不同温度条件下沥青路面结构各亚层偏应力分布;最后运用该预估方法对綦万高速公路沥青路面的永久变形量进行了计算。结果表明:计算值和实测值基本吻合,建立的预估方法具有较高的计算精度,能够较精确地模拟沥青路面的变形规律。     

突然降温对沥青路面温度梯度分布影响计算

利用传热学基本理论,建立沥青路面温度场数值预估模型,对北方地区突然降温情况下路面内部温度分布情况进行有限元计算,并对路表温度变化对沥青路面各层温度的影响进行研究。     

多因素影响下的沥青混合料温度散失规律研究

在影响沥青路面压实质量的诸多因素中,沥青混合料的碾压温度最为重要,这就要求沥青路面的碾压要在规定的时间内完成,因此对有效碾压时间的研究非常必要。文中通过沥青混合料的温度散失试验,研究摊铺层厚度、风速、气温及下卧层温度等因素影响下沥青混合料温度随时间的变化规律,回归各因素影响下有效碾压时间的预估公式,并在此基础上确定多因素共同影响下沥青混合料有效碾压时间的预估公式,通过施工现场碾压过程中的温度观测验证有效碾压时间预估公式的准确性。     

基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%,表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方...     

甘肃半刚性沥青路面结构的温度场及温度应力三维有限元分析

基于甘肃地区半刚性基层沥青路面横向裂缝严重的现状,对该地区半刚性基层沥青路面温度场以及温度应力进行分析;借助ANSYS有限元软件,对甘肃地区常见的半刚性基层沥青路面结构建立三维有限元模型,并施加气温和太阳辐射等热荷载,求解得出甘肃半刚性基层沥青路面温度场以及温度应力的变化规律,为甘肃地区半刚性基层沥青路面结构的设计提供一些参考意见。结果表明:沥青面层厚度的变化对沥青路面温度场和温度应力的影响较大;沥青层顶和层底的温度差随着面层厚度增加逐渐增大,而沥青层温度分布梯度随着面层厚度的增加逐渐减小;沥青面层越厚,沥青层上半部分温度应力扩散得越快,沥青层下半部分温度应力扩散得越慢。     

气象参数对桥梁防冰动态热负荷的影响

防冰热负荷作为桥梁融冰系统设计的首要环节,对系统的运行能耗起着决定性作用。针对阿勒泰、汉中、伊宁3个典型城市,采用ASHRAE防冰热负荷计算公式,借助MATLAB编程得出3个城市最冷月热负荷最大一天的防冰热负荷与气象参数的动态变化图,分析各气象参数对动态防冰热负荷的影响,并提出一种针对某一待求参数受多个已知参数影响程度的预测分析方法。结果表明:在该防冰热负荷计算模型下,防冰热负荷与风速趋势相似,天空辐射温度与室外温度趋势相似;防冰热负荷同室外风速、含湿量呈正相关,而与天空辐射温度、室外温度、相对湿度呈负相关;且对防冰热负荷的影响程度为:室外风速天空辐射温度室外温度含湿量相对湿度。     

防冰沥青路面抗滑性能力学响应模拟分析

基于路面摩擦接触理论,采用Ansys有限元数值计算方法,以路面摩擦系数、摩阻力及制动距离作为结冰沥青路面抗滑性能表征指标,从路面结冰工况、冰层厚度及模量、轴载、轮胎花纹类型开展了防冰沥青路面抗滑性能力学模拟分析。计算结果表明:各因素对结冰沥青路面抗滑性能影响权重不一,防冰沥青路面由于防冰材料的消雪融冰作用,能在一定程度上提高路面抗滑性能,保证雨雪天气路面行车安全。     

沥青路面微波热再生传热模型与解法

为了获得沥青路面微波热再生过程的温度场,基于传热学理论,分析了微波加热过程的传热形式,建立了三维非稳态的传热模型,研究了传热模型的边界条件,求解了对流换热系数及辐射换热发射率,根据能量守恒原理,确定了内热源强度,实现了电场到热场的转化。采用交替方向显(ADE)格式,提出了传热模型的数值解法,对实测温度进行拟合,并建立了传热边界条件数学模型,仿真求得模型的可视化数值解。结果发现:加热450 s时,沥青混合料大部分区域接近70℃,加热600 s时,达到80℃,加热到750 s时,温度迅速上升到110℃左右,这表明热量传递随加热时间是非线性的,必须精确地选择加热时间以保证修补质量。     

考虑层间状态的沥青面层动应变疲劳数值分析

为确定沥青层疲劳寿命与层间接触状态、温度和轴载荷等因素之间的关系,运用ABAQUS有限元软件,建立了考虑层间状态的沥青路面结构数值计算模型,分析了这些因素对沥青层底动应变的影响规律;通过引入常用的沥青路面疲劳寿命模型,构建了适用于半刚性沥青路面的沥青层或超薄路面的沥青层在多因素作用下的疲劳方程一般表达式,确立了沥青层疲劳寿命与各影响因素间的作用关系及其最不利点位.研究结果表明:层间结合系数、温度、轴载荷均对沥青面层疲劳寿命具有明显影响,且分析点位不同,影响程度不同;加强层间粘结能显著提高沥青面层疲劳寿命,在最不利分析点位处,当层间结合系数由0.5增大到0.7时,疲劳寿命提高13.6倍.      

连续配筋混凝土复合式沥青路面温度应力分析

针对连续配筋混凝土复合式沥青路面结构是以连续配筋混凝土(CRC)板作为结构承重层,沥青面层(AC)作为表面功能层的结构特点,建立多板系统有限元计算模型(空间等参元8节点六面体单元);采用有限元方法分析CRC+AC复合式路面结构的温度应力状况以及温度梯度、AC层厚度、CRC层厚度和AC层的导热系数等因素的影响;结果表明,在裂缝间距L<3.0 m内,CRC板的横向温度翘曲应力大于纵向温度翘曲应力,温度翘曲应力最不利位置仍为横向裂缝边缘中部位置.     

旧沥青路面对超薄水泥混凝土路面荷载应力影响

为了定量分析旧沥青路面对UTW路面使用性能的影响程度，将UTW路面板视作面层，沥青层视为基层，旧沥青路面基层以下部分视为综合地基，利用弹性三层体系模型，应用三维等参无法，计算分析了旧沥青路面铣刨后剩余厚度、弹性模量与路面板厚度、地基综合模量对超薄水泥混凝土路面荷载应力的影响。研究表明，板底弯拉应力随沥青层厚度至线性变化，且斜率与Es有关；路面板较薄时，控制沥青层厚度大子6cm，有利于UTW路面的使用；对于一定的路面板厚度，当沥青层弹性模量大于某一值后，对路面板底弯拉应力影响很小，可以此值来评价旧沥青层品质；随着Ea的减小，沥青层厚度对板底弯拉应力产生负效应。     

沥青路面结构设计中车辙预估模型敏感性分析

考虑车辙发生的内外因作用,进行我国沥青路面设计规范中的车辙预估模型敏感性分析。首先采用SPSS工具进行正交试验设计,考虑交通荷载水平、沥青混合料层厚度、等效温度和沥青混合料动稳定度四个因素,分别取五个水平,对各设计参数不同水平下的车辙深度进行数值计算。最后采用Origin工具绘制正负相关性图,分析不同因素的影响。研究发现,对于半刚性基层沥青路面,在所确定的范围内,车辙等效温度对车辙深度影响最大,其次为动稳定度,再次为交通荷载等级。最后根据敏感性分析结果,提出改善沥青路面高温抗车辙性能的针对性工程建议。     

层间状态对沥青路面力学性能与疲劳寿命影响研究

层间结合状态是影响沥青路面力学性能与使用性能的重要因素。鉴于目前我国沥青路面设计规范中层间完全连续且不产生相对滑移假定的缺陷,采用BISAR3.0软件中的简化剪切弹性柔量ALK来描述层间结合状态,并以水平荷载和竖向荷载共同作用作为加载方式,得到相应的沥青路面力学响应,同时对沥青路面疲劳寿命进行预估。结果表明:层间结合状态的退化对沥青层底弯拉应力、弯拉应变与剪应力影响较大,而对路表弯沉影响较小;层间结合的弱化对沥青路面疲劳寿命影响显著。     

沥青路面热物性参数试验研究

沥青路面通行性能受温度影响较大,探究沥青路面温度场必须对沥青路面材料的热物性参数有较为深入的了解。试通过试验手段精确测量沥青路面各单质材料在不同温度下比热容的变化以及不同温度下各层路面材料导热系数的变化。此研究是精确测量路面材料热物参数的实践,测量结果较为精确稳定,可为关于路面性能在不同温度下的研究提供借鉴。     

透水性沥青路面降低路表温度的研究与分析

通过对透水性沥青路面降低路表温度的研究,为透水性沥青路面的结构设计提供指导和借鉴。在对透水性沥青路面降温分析的基础上,建立透水性路面厚度与蒸发强度的计算式,并通过对透水性沥青混合料试件的蒸发试验,验证在相同孔隙率下透水性沥青混合料试件的厚度与试件表面温度之间具有相关联系。     

荷载和变温综合作用下沥青路面非线性疲劳损伤研究

介绍了沥青路面的非线性特征以及描述材料疲劳寿命的不同数学模型,探讨了损伤与荷载和温度的关系。在收集气象资料、实测沥青层各深度范围内温度状态以及与最大拉应变相关性分析的基础上,提出以沥青层层底温度作为疲劳损伤分析的设计温度,并通过回归分析建立疲劳温度与气温和层厚的预估模型。最后通过基于Chaboche疲劳模型的ABAQUS有限元程序,对车辆荷载和变温综合状态以及仅车辆荷载状态下的沥青路面进行疲劳损伤比较分析,结果表明,考虑荷载和变温综合作用的疲劳损伤要远大于仅考虑荷载的情况,当超载一倍时,损伤程度更加严重。     

聚酯玻纤布防治荷载型反射裂缝的断裂力学分析

基于断裂力学的方法,采用ANASYS软件模拟沥青路面典型结构,分析了设置聚酯玻纤布夹层后,在正载和偏载作用下,裂缝尖端应力强度因子的变化,研究了沥青层模量、基层厚度及裂缝扩展深度等结构参量及层间接触条件和夹层模量对应力强度因子的影响规律.分析结果表明,设置聚酯玻纤布夹层,可以有效防治荷载型反射裂缝的扩展.     

半刚性基层沥青路面面层层位功能分析

前言随着国外耐久性沥青路面(或称长寿命沥青路面)设计理念的引进,我国道路工作者对沥青路面结构组合设计越来越重视,半刚性沥青路面结构的沥青面层厚度有逐渐增厚的趋势。那么,沥青面层分几层设计合适,每一沥青层材料设计应侧重哪些方面的性能要求等,则是沥青路面结构设计必须要明确的关键问题,否则,盲目的增加沥青面层厚度将很难起到路面耐久的作用。本文利用长寿命沥青路面设计分析软件BISAR3.0,以及希尔斯(Hills)和布来因(Brien)提出的温度应力计算公式,分析了半刚性基层沥青路面在沥青面层厚度、模量、行车荷载和环境温度等条件下的沥青面层应力分布规律,并依此确定沥青面层不同深度的功能分区,对指导半刚性基层沥青路面的沥青面层组合设计具有重要意义。     

基于加速加载的沥青混合料车辙发展规律研究

为研究沥青混合料在实际运营条件下车辙变形特征，对AC-13和SMA-13沥青混合料在不同试验温度及加载次数下进行加速加载试验，分析沥青混合料车辙发展规律并提出车辙预估模型。结果表明：沥青混合料的车辙深度随着温度升高、加载次数增加而增大，在25℃、50℃条件下SMA-13的稳态变形速率分别为AC-13的75.6%、50.5%,SMA-13的抗变形能力要优于AC-13。基于加速加载试验提出的车辙预估模型综合考虑了试件厚度、试验温度和加载次数的影响，拟合精度良好，可以为沥青路面运营养护决策提供技术支撑。     

中间夹层与碳钢和不锈钢复合板的制备工艺与性能研究

以Mg-Cu-Al合金作为中间夹层材料,研究了热轧法制备不锈钢/碳钢复合板的工艺,探讨了不同的实验轧制温度、轧制速度、中间夹层厚度、变形量以及二次轧制参数对其显微组织的影响,并对铝合金中间夹层两侧的扩散层的厚度、显微硬度及组织进行了测定,对复合板的拉伸及剪切性能进行了测试.实验结果表明,在首次轧制温度600℃~635℃,轧制速度8~24 mm/min,中间夹层厚度0.6~0.9 mm,变形量14%~28%,二次轧制温度660℃~680℃,轧制速度16~24 mm/min,变形量21%~35%工艺条件下,复合板碳钢侧扩散层厚度可达61μm,不锈钢侧扩散层厚度可达50μm,显微硬度达到HV0.0251 000;扩散层主要由Fe2Al5相组成;复合板的抗拉强度达到526 MPa,剪切强度达到85 MPa.