温度对长大上坡路段沥青混凝土路面动力响应的影响

为了研究温度对长大上坡路段沥青混凝土路面动力响应的影响规律,建立了一种移动荷载下长大上坡沥青混凝土路面动力响应模型,分析了温度对路面各动力响应参数的影响规律.结果表明:温度对长大上坡路段沥青混凝土路面动力响应影响很大;对于所研究的路面结构和坡度,在标准轴载作用下,当温度从10℃增加到30℃时,其面层底部纵向剪应变由65.61με增加到142.01με,横向剪应变由78.72με增加到175.13με,垂向压应变由-63.83με增加到-127.99με,远远大于面层底部的弯拉应变.过大的面层底部纵、横向剪应变和垂向压应变容易引起路面出现推移、拥包和车辙,在长大上坡路段路面设计时应充分考虑面层材料的耐高温性能和面层底部的抗剪强度.     

基于光纤光栅技术量测路面材料的温度与应变

探讨光纤光栅传感器(FBG)于光谱分析仪上所读取的光波频谱图的中心波长,在温度与应变作用下,测试出中心波长的漂移量与温度及应变的关系式,结果显示其温度与应变的误差可达到0.13℃及6με,并对于混凝土试件温度的重复性与稳定性都有不错的效果;对于混凝土试件的应变的量测,结果显示,FBG传感器在中心波长1 548、1 554 nm的应变与荷载关系式分别为0.256、0.235με/N。此简单、成本不高的FBG传感器若能再进一步改善后,希望能实际应用于路面结构或交通基础建设中温度与应变的量测。     

沥青混凝土路面磨耗层冷再生混合料路用性能研究

在筛分试验及抽提试验的基础上,试验得出适合路面磨耗层规范级配的RAP(沥青混凝土路面回收旧料)混合料.研制出可以激活老化沥青性能的添加剂(冷再生剂),以活化RAP中的老化沥青,恢复其基本性能及在混合料中的胶结作用.通过试验研究,探究得出掺加添加剂并浸润及养生后磨耗层冷再生混合料的空隙率、密度、稳定度都能够很好地达到路面磨耗层的使用要求.在试验检验的基础上得出,混合料的动稳定度达到3 643.31次/mm,试件浸水残留稳定度为95.73％,冻融劈裂强度比是81.6％,弯拉应变为3 061.43με,表明磨耗层冷再生混合料具有较高的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性等路用性能.该研究技术可应用于沥青混凝土路面面层各结构层次(包括上面层)中.     

ZnO对DCLR改性沥青抗永久变形及抗紫外老化性能影响

为了探究氧化锌(ZnO)对煤直接液化残渣(DCLR)改性沥青的抗永久变形及抗紫外线老化性能的影响规律,制备了不同ZnO掺量DCLR改性沥青,分别进行了多重应力蠕变恢复试验(MSCR)和全断面断裂能量试验。试验结果显示:当ZnO掺入DCLR改性沥青后,随着ZnO掺量的逐渐增大,DCLR改性沥青的Jnr逐渐减小、R逐渐增大、温度升高时的Jnr增幅与R降幅均减小、DCLR改性沥青断裂能密度增大且因随紫外老化时间的延长而造成的降速变慢,表明ZnO能够降低DCLR改性沥青温度敏感性、提高DCLR改性沥青抵抗永久变形能力及抗紫外线老化性能。     

法国BBSG沥青混合料动态模量试验研究

为了研究法国沥青混合料动态模量的影响因素及结构计算中的参数取值,针对非洲塞内加尔某高速公路中使用的法国BBSG沥青混合料开展相关试验,分析了动态模量的影响因素,给出了可供法标Alize计算软件使用的模量参数范围和模量取值方法.结果 发现:BBSG沥青混合料的动态模量具有显著的温度、频率和应变依赖特性;相同温度、相同应变水平下,低频时BBSG沥青混合料动态模量比高频时动态模量平均偏小1500～5000 MPa,选择合适的试验频率直接决定着模量取值的合理性;相同温度、相同频率、不同应变水平下,BBSG沥青混合料动态模量值较为接近,应变水平变化对模量取值的影响不大,为避免沥青混合料损伤,模量试验的应变水平建议不大于100με;基于动态模量主曲线和主曲面均可确定BBSG沥青混合料的动态模量,数值较为合理,可供路面结构计算使用.     

连续配筋水泥混凝土路面早期行为观测分析

为了对连续配筋水泥混凝土路面的早期行为影响因素及其影响机制进行更为直观的研究分析,在连续配筋水泥混凝土路面安装了温度传感器、振弦式应变计(VWSG)和钢筋应变计分别观测水泥混凝土从浇筑到达到设计强度过程中其温度和应变变化以及钢筋的变形规律。观测结果表明:水泥混凝土28d龄期内最大拉应变为100με;水泥混凝土水化作用初期,钢筋的拉应变与混凝土应变状态一致;随着裂缝的产生,钢筋应变大于水泥混凝土应变,龄期15d时钢筋应变急剧增大,龄期22d后钢筋应变基本稳定在700με,并随日气温变化而周期性变化,钢筋最大应变达到1 000με;冬季环境温度5℃时裂缝平均宽度为0.52mm,小于设计最大裂缝宽度0.8mm。     

基于环形加载试验的稳定型橡胶沥青热再生混合料抗裂性能研究

为改善厂拌热再生沥青路面材料的抗裂性能,将新型稳定型橡胶沥青应用于厂拌热再生技术当中,设计并制备了热再生沥青混合料EME-20。同时,为优化混合料抗裂性能评价方法,设计开发了环形加载试验,基于70~#道路石油沥青制备的AC-20混合料确定了最佳试验参数,并提出了极限荷载F_(max)、破坏变形δ_(Fmax)、劲度指数IRT及断裂能W等评价指标。结合环形加载与小梁弯曲试验,对不同旧料掺量的橡胶沥青再生混合料开展了抗裂性能对比研究。结果表明:依托UTM-25试验平台,在10℃、5 mm/min加载条件下能够稳定、完整地检测环形加载试验过程中的荷载-变形曲线,从而准确反映混合料的抗裂性能;随着橡胶沥青混合料中旧料掺量的提高,环形加载试验极限荷载F_(max)及劲度指数IRT逐渐增大,破坏变形δ_(Fmax)及断裂能W逐步降低,说明旧料的掺加使得橡胶沥青混合料的强度和模量提高,但抗变形能力和综合抗裂性能有所下降;稳定型橡胶沥青再生混合料的低温抗裂性能良好,当旧料掺量低于20%时极限弯曲应变达3 000με以上,即使在50%的旧料高掺量下极限弯曲应变仍大于2 500με;基于环形加载试验获得的检测结果与小梁弯曲试验结果相关性良好(R~20.9),对再生沥青混合料抗裂性能的评价有较好的可靠性。     

不同胶结料对改性沥青低温特性的影响

采用约束试件温度应力试验(TSRST)、弯曲梁蠕变试验(BBR)和直接拉伸试验(DT)对聚合物沥青胶结料的低温流变特性与混合料的抗低温性能的线性相关性进行了探讨,重点研究了具有相同基质沥青PG等级、不同化学改性沥青混合料的低温断裂温度,对11种沥青胶结料的L(临界开裂温度)、BBR蠕变劲度(S)开裂温度、蠕变速率m值开裂温度以及各胶结料老化龄期进行了比较试验.试验表明:TSRST断裂温度与抗开裂的Tσ、BBR(S)开裂温度、m值开裂温度以及BBR极限温度的线性相关性都较差,但与Tσ的回归直线剔除ESI(乙烯-苯乙烯共聚物)数据点后,其相关系数由0.54增大到0.85.集料类型对TSRST断裂温度一般没什么影响,但在花岗岩中掺人熟石灰后可明显降低低温断裂温度.改性沥青胶结料经过2～24 h的短期老化(STOA)后其断裂温度与没有老化的PG等级为70-22的未改性沥青胶结料的断裂温度相近.     

重庆长寿长江二桥钢桥面沥青铺装疲劳抗裂指标研究

为使钢桥面铺装设计指标更符合实桥使用条件,以重庆长寿长江二桥钢桥面铺装工程为依托,在不同温度条件下沥青混合料模量分析和铺装层顶面弯拉应变分析基础上,结合实桥当量轴载换算和磨耗层沥青混合料疲劳试验研究结果,提出综合考虑实桥温度、交通量和桥面系结构的钢桥面沥青铺装疲劳抗裂指标,高弹改性沥青SMA10在700με条件下四点弯曲疲劳寿命试验的疲劳次数不小于100万次。     

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能研究

采用目前工程上常用的两档沥青路面铣刨旧料对RAP掺量为80％和100％的乳化沥青冷再生混合料进行材料组成设计.通过击实试验和劈裂试验分别确定其最佳流体含量和最佳乳化量用量.在配合比设计基础上采用控制应变加载模式对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能进行试验研究,确定了加载较为合理的应变水平,即300,250,200με和150με.试验结果表明,在应变水平较高时,两种RAP掺量下乳化沥青冷再生混合料能承受有限的荷载作用次数,当应变水平降低到150 μe时,两种RAP掺量混合料在150万次荷载作用下仍未破坏,采用劲度模量与荷载作用次数预估的方法确定了疲劳寿命.通过对4种应变水平-荷载作用次数进行疲劳曲线拟合,提出两种RAP掺量下乳化沥青冷再生混合料的应变控制指标.     

抛石护坡保护公路下退化性多年冻土效果现场监测研究

为了验证抛碎石护坡保护退化性多年冻土区公路下多年冻土效果,2003年在214国道建立了抛碎石护坡试验路,并建立了系统的地温监测断面.监测结果表明,抛碎石护坡可以在夏季对路基土体起到保温作用,在冬季可以降低路基土体温度;采用抛碎石护坡措施断面各孔位多年冻土地温保持稳定,多年冻土人为上限也比较稳定;采取抛碎石护坡措施以后,可以降低路基周边温度,增强路基的热稳定性,有利于保护或延缓多年冻土退化,减轻公路路基病害程度.     

永久性沥青混凝土路面设计指标及标准

由于具有经济的全寿命周期成本,永久性沥青混凝土路面近年来受到了国内外研究人员的关注,但目前没有明确统一的设计指标与标准.针对此问题,分析了我国现行沥青混凝土路面设计指标,并和国外沥青混凝土路面设计指标进行了对比,提出我国应采取路基顶面压应变、沥青混凝土层底拉应变和设计年限末总的累积塑性变形等作为永久性沥青混凝土路面的设计指标;并结合我国重载交通特点,提出了路基顶面压应变宜取120με,沥青混凝土层底拉应变对普通AC25沥青混合料,可分别采用100με(最佳沥青含量)和110 με(最佳沥青含量+0.5%),而对SBS改性AC25沥青混合料,可采用145με作为沥青混凝土层底容许拉应变;采用半刚性底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在12 mm以内,而采用粒料底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在20 mm以内.     

基于重复压剪加载试验沥青混合料高温性能研究

为研究沥青混合料的高温抗永久变形性能，分别采用AMPT流变次数试验及EN标准系列中的车辙敏感性试验对20^#沥青混合料HMAC-20、SBS改性沥青混合料AC-20、橡胶改性沥青混合料ARHM-20及70^#沥青混合料AC-25四种沥青混合料进行了试验及评价。结果表明：1)流变次数、流变次数对应的累积永久应变、车辙变形率均可作为沥青混合料高温性能评价指标；2)流变次数试验稳定阶段的应变增长率不大于8με时，20^#沥青混合料高温性能良好；3)高模量沥青混合料的高温性能优于SBS改性沥青混合料。     

寒区有水模式下沥青混合料矿料界面力学性能研究

研究沥青混合料在有水介入时其矿料界面的低温黏结性能衰减效应.基于矿料界面强度测试试验,分析了不同荷载效应(拉伸荷载及剪切荷载)及不同温度条件(-10℃、-20℃及-30℃)下水对矿料界面的黏结强度的影响.试验结果表明,在持续的低温环境中一旦有水介入,矿料界面的黏结强度有很大幅度的衰减,不同温度条件下衰减的幅度存在差异,...     

Numerical Simulation on Tri-component Force Coefficient of Bridge Section

应用数值模拟方法研究桥梁断面的雷诺数效应,采用计算流体力学(CFD)软件FIUENT中的3种不同的湍流模型,即标准κ-ε模型、雷诺应力方程模型及Spalart-Allmaras模型,对流线形桥梁断面的三分力系数随雷诺数的变化进行数值模拟计算,并将数值计算结果与高雷诺数风洞试验结果进行比较.计算结果表明:数值模拟结果与风洞试验结果非常接近,阻力系数的最大误差不超过4％;升力系数的计算结果比试验结果要大,相对误差不超过3％;当雷诺数小于6.0×105时,升力矩系数的计算结果比试验结果要小,雷诺数大于6.0×105时,升力矩系数的计算结果比试验结果大,计算误差不超过6％.研究进一步证实了流线型轿梁断面存在着三分力系数的雷诺数效应.对于流线型桥梁断面,宜采用标准κ-ε模型对其三分力系数进行数值模拟计算,计算结果能够符合精度要求.     

沥青混凝土路面宏观纹理的多重分形特征

为深入分析沥青混凝土路面表面宏观纹理特征,在12条不同等级的道路上,选取了包含沥青混凝土(AC)、沥青玛蹄脂碎石(SMA)、开级配抗滑磨耗层(OGFC)、微表处(MS)和稀浆封层(SS)等路面类型的35个测试点,利用激光断面仪开展了路面表面宏观纹理断面的现场测试.分析表明,沥青混凝土路面表面宏观纹理断面具有典型的多重分形特征,多重分形谱呈向右的钩形,多重分形谱的分布宽度(△a)反映了路面断面起伏幅度的变化范围,与路面表面平均断面深度(MPD)之间有较为显著的相关性.最小概率子集与最大概率子集的分形维数差(△f(a))表征了路面表面纹理不同起伏幅度的分布情况,从一个新的角度描述了路面表面断面的特征,丰富了对路面表面宏观纹理特征的描述.     

高弹改性沥青在钢桥面铺装中的应用研究

针对目前钢桥面铺装面层沥青混合料容易产生疲劳开裂的问题,根据沥青混合料粘弹原理中的累积耗散能和滞后环线理论,提出通过降低沥青混合料每次滞后环线的损失能量从而提高沥青混合料疲劳寿命的观点.根据此原理开发了高弹改性沥青,对高弹改性沥青的高低温性能以及疲劳性能进行了试验验证,高弹改性沥青混合料的低温变形能力有很大的提高,-10℃低温大梁弯拉应变大于10 000με,4点弯曲小梁疲劳寿命比普通改性沥青混合料的疲劳寿命有了很大的提高,1 000με疲劳寿命达到190万次,是普通混合料的疲劳寿命的20倍左右.     

高模量沥青改性剂在武汉江北快速路中的应用

通过对沥青的高、低温性能及沥青混合料的动态模量、车辙、低温弯曲、水稳定性能进行试验分析,对比研究了不同高模量沥青改性剂的综合性能。试验结果表明:掺加0.3%高模量改性剂的沥青混合料在45℃、10Hz条件下动态模量可达7 214MPa,动稳定度可达13 754次·mm~(-1),-10℃弯拉应变大于2 500με,冻融劈裂强度比为91.2%;自主开发的高模量改性剂(MA103C)具有良好的高温模量和抗车辙性能,且能够兼顾低温性能,综合性能较优,已成功应用于武汉江北快速路新建工程。     

铺装层对T形梁桥梁竖向温度梯度的影响

为研究不同厚度、不同类型铺装层对T形梁温度梯度的影响,制作了2个钢筋混凝土T形梁试件并置于阳光下.从6月起至10月,对2个试件8个竖向断面146个测点的温度进行了连续监测.分析结果表明,日照下混凝土T形梁沿截面竖向高度的温度分布(温差)为非线性分布.沥青混凝土铺装层T形梁的竖向温度遵循对数函数和双折线分布函数,混凝土铺装层T形梁的竖向温度遵循指数函数和三折线分布函数.     

沥青混合料劲度残留值的影响因素试验

借助于四点弯曲小梁疲劳试验装置,采用对称循环加载方式,通过加载次数来设置循环,并且在不同的循环次数之间设定相应的恢复时间,研究了多个循环作用下不同的恢复方式、应变大小以及温度的大小与沥青混合料的劲度残留率之间的关系.研究结果表明:小梁在无约束情况时的劲度残留率要大于有约束时的劲度残留率,并且随着循环次数的增加,这两者之间的差值会越来越小.应变越小,则劲度残留率会越大,200με作用下劲度的残留率较大,400 με和600με作用下对应的劲度残留率在循环次数少的时候比较接近,随着循环次数的增加,二者之间的差异会明显.温度为5℃和15℃时的劲度残留率比较接近,25℃时的劲度残留率要大于5℃和15℃时的对应的劲度残留率.