基于数字图像与颗粒流程序的沥青混合料单边切口梁试验

为了在细观尺度下模拟沥青混合料的断裂过程,借助数字图像技术获取了1.18 mm粒径以上的沥青混合料细观结构,运用离散元程序PFC2D内置"Fish"语言,构建了包含粗骨料、沥青胶浆和空隙在内的沥青混合料非均质虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验。研究结果表明:自定义时步大小功能可以大幅提高非均质离散元模型的运算效率;采用沥青胶浆动态模量作为静态模拟时接触刚度所对应宏观参数更为合适;参数校准后模拟得到的整体断裂响应与室内试验结果之间的联系较好;仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度;基于离散元程序的虚拟试验方法可以作为研究沥青混合料断裂行为的辅助手段。     

基于减小城市型洪水的透水性沥青路面的研究

通过对大孔隙沥青混合料的孔隙率、配合比及为学指标的研究,为透水性沥青路面设计及应用提供指导.通过计算在降暴雨的情况下一定路段上所产生的最大地表径流量;求出能够减小由于暴雨产生最大地表径流量所相应的大孔隙沥青路面的目标孔隙率.在目标孔隙率的配合比下制作沥青混合料试件,验证其力学指标满足行车要求.采用此孔隙率的大孔隙沥青混合料铺筑的路面就能够减小由于暴雨而引起的城市型洪水.     

大粒径大孔隙沥青碎石抗裂基层的应用研究

针对长沙机场高速公路旧路面水泥稳定碎石基层水泥用量大、强度高从而导致路面反射裂缝特别严重的问题,提出采用“骑缝黏贴抗裂贴+大粒径大孔隙沥青碎石抗裂基层”方法进行处治,并对大粒径大孔隙沥青碎石抗裂基层混合料配合比设计方法、混合料路用性能等方面进行相关试验研究,提出了全新的配合比设计方法。通过试验段运营2 a后实测数据表明,大粒径透水沥青混合料基层具有良好的防治反射裂缝能力,有效解决了长沙机场高速公路反射裂缝严重这一技术难题。     

饱和状态沥青路面动力响应的时程分析

论证了采用多孔介质理论描述处于自然环境中沥青路面的合理性,并基于饱和多孔介质理论,建立了轴对称瞬态动力分析的有限元模型,给出了有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;分析了动态荷载作用下,饱和状态沥青路面不同应力分量的时程变化情况．结果表明,动态荷载作用下,路面结构内部应力场、位移场具有波动性质;同时产生了不可忽视的孔隙水压力,且出现了正、负逆转,这种孔隙水压力的反复作用最终将导致沥青混合料出现松散破坏．     

适应大型飞机的沥青道面结构有限元模型

借助ABAQUS通用有限元软件,建立了3层道面结构有限元模型,分析了模型的几何尺寸、边界条件、层间接触条件、单元类型、网格的划分对大型飞机荷载作用下道面结构力学响应的影响,提出了适应大型飞机的机场沥青道面结构有限元模型参数,并用实测力学响应数据对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:在大型飞机全起落架荷载作用下,有限元模型几何尺寸宜为30m×30m×10m,层间完全连续选用tie连接;单元类型宜采用C3D8R,荷载区域的单元大小控制在不大于0.05m×0.05m;模型底部所有位移全部约束,模型四周约束对应水平方向的位移。实测数据验证结果表明有限元模型有效。     

尺寸效应对沥青混合料抗剪性能的影响规律研究

为研究试件尺寸对沥青混合料抗剪强度性能的影响规律,采用单轴贯入试验,研究试件高度对贯入强度和贯入高度的影响规律,引入尺寸效应系数及换算公式。同步采用有限元模型,研究数值模拟状态下的试验结果。结果表明:沥青混合料具有尺寸效应,随着试件高度的减小,试件贯入深度及贯入强度均发生变化,试验实测值与模拟曲线误差在8%以内,说明数值模拟可以较好地反映出沥青混合料单轴贯入试验结果,为研究沥青混合料尺寸效应提供新的研究方法和手段。     

纤维种类对沥青混合料高温蠕变性能的影响

为了研究纤维种类对沥青混合料高温蠕变性能的影响,在60℃下对掺入3种不同种类纤维的沥青混合料进行了蠕变性能试验,采用Burgers模型表征纤维沥青混合料的黏弹性能,并通过Burgers模型的转换对蠕变速率进行研究。掺入聚酯纤维沥青混合料的蠕变应变率最小,表明聚酯纤维沥青混合料具有较好的高温蠕变性能。     

基于热传导理论的沥青混合料性能研究

以Fourier定律做为理论基础,采用依据一维稳态热传导原理设计的沥青混合料热传导试验装置,对不同试验温度下的沥青混合料导热系数进行测试,从而分析沥青混合料的热传导性能。并利用试验数据与实测温度数据,建立有限元模型,分析得出沥青混合料的导热系数对路面温度场与温度梯度的影响规律。进而为研究沥青路面材料的基本力学特性和长期路用性能提供理论支持。     

沥青混合料变形的粘弹塑性本构模型研究

为了正确预估沥青混合料的永久变形,提出利用基于Drucker-Prager屈服条件、"时间硬化"幂函数蠕变法则的线性Drucker-Prager蠕变模型对单轴静载蠕变试验的沥青混合料变形进行粘弹塑性有限元分析.通过对比沥青混合料的静载蠕变试验解析解和有限元解的一致性,发现线性Drucker-Prager蠕变模型适合于描述破坏阶段出现较晚的沥青混合料的蠕变性能,可用于预测沥青混合料的永久变形,进而研究沥青混合料的抗车辙性能.     

老化对排水性沥青混合料抗飞散性能的影响

排水性沥青混合料由于具有大的连通孔隙,容易产生剥落和水损害,且由于阳光和空气易于进入结构层内部,加速了沥青的老化,会引起耐久性问题.主要研究排水性沥青混合料的级配和老化程度对其抗飞散性能的影响.选择3种级配的混合料,通过谢伦堡析漏试验和肯塔堡飞散试验,确定各自的最佳沥青用量.然后,将新拌混合料放入135℃烘箱中,按不同时间(0,2,4,6,8h)加热,以获得具有不同老化程度的沥青混合料.将老化后成型的马歇尔试件进行肯塔堡飞散试验,以试件的质量损失率来表征混合料的抗飞散性.试验结果表明:采用高粘沥青的3种级配的混合料具有较好的抗飞散性,集料中9.5mm的通过率对抗飞散性具有较大的影响.     

基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

基于数字图像处理技术来研究沥青混合料的细观结构,回顾沥青混合料细观结构静态及动态识别的研究进展,其后列出一幅数字图像处理技术流程图并对获取沥青混合料内部结构图像方法(X-ray CT技术)进行了详细介绍;对通过图像处理技术来描述混合料内部结构特征,即集料形状及分布、接触特性和空隙分布规律等方面的研究进展情况进行论述,介绍了运用有限元、离散元和边界元这3种数值模拟方法及有关沥青混合料细观力学特征的虚拟试验.研究表明:X-ray CT无损伤扫描技术能较好识别沥青混合料内部细观结构特征;数值模拟结合有限元、离散元或边界元法能将沥青混合料内部细观结构与其宏观性能之间建立有机联系;虚拟试验应用能很好帮助理解宏观试验结果.在集料形状与分布研究中,尚未形成统一的评价指标,且不同研究人员采用不同的评价指标;X-ray CT技术精度问题和适用范围还需进一步改善;集料、沥青胶浆和空隙这3者之间还未建立有效的区分方法.通过总结数字图像处理技术对沥青混合料细观结构的应用,以期为后续关于沥青混合料宏观-细观-微观研究提供参考.     

基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

基于数字图像处理技术来研究沥青混合料的细观结构,回顾沥青混合料细观结构静态及动态识别的研究进展,其后列出一幅数字图像处理技术流程图并对获取沥青混合料内部结构图像方法(X-ray CT技术)进行了详细介绍;对通过图像处理技术来描述混合料内部结构特征,即集料形状及分布、接触特性和空隙分布规律等方面的研究进展情况进行论述,介绍了运用有限元、离散元和边界元这3种数值模拟方法及有关沥青混合料细观力学特征的虚拟试验.研究表明:X-ray CT无损伤扫描技术能较好识别沥青混合料内部细观结构特征;数值模拟结合有限元、离散元或边界元法能将沥青混合料内部细观结构与其宏观性能之间建立有机联系;虚拟试验应用能很好帮助理解宏观试验结果.在集料形状与分布研究中,尚未形成统一的评价指标,且不同研究人员采用不同的评价指标;X-ray CT技术精度问题和适用范围还需进一步改善;集料、沥青胶浆和空隙这3者之间还未建立有效的区分方法.通过总结数字图像处理技术对沥青混合料细观结构的应用,以期为后续关于沥青混合料宏观-细观-微观研究提供参考.     

基于有限元分析的干线公路路面疲劳寿命及养护时机研究

为了研究干线公路路面疲劳寿命和养护时机,基于有限元模型,结合粘弹性路面材料模型和动态车辆荷载,通过拉应力指标对路面结构力学响应进行分析;并通过试验段大修模型疲劳寿命对典型方案的养护时机进行分析。研究表明：高模量沥青混合料应用于中下面层,对路面结构的整体受力状况有利,在抗车辙能力方面更为显著;采用高模量沥青混合料EME-14作为下面层,提高了沥青路面寿命周期内的抗变形能力和维修养护次数,从而大大减少干线公路全寿命周期内的能耗和排放。     

采集方法对数字图像沥青混合料离析评价影响研究

为了研究采集方法对数字图像处理技术沥青混合料离析评价方法评价结果的影响,提出合理的图像采集条件,通过对AC-13、AC-25级配类型混合料图像、不同光照强度下沥青混合料图像、不同采集高度图像进行数字图像预处理,采用四边静矩变异系数评价图像均匀性,并对比分析变异系数结果.研究结果表明:500张AC-13、AC-25级配类...     

再生沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真

根据新拌沥青混合料细观力学研究现状,提出了基于三维离散元方法和虚拟图像技术的再生沥青混合料细观力学仿真思路,并介绍了实现过程.利用虚拟图像技术,生成基于再生沥青混合料细观结构的虚拟试件,建立了离散元细观模型,提出了细观模型参数的确定方法.利用再生沥青胶浆单轴静态蠕变试验,获得了再生沥青胶浆的细观模型参数.依据时温等效原理,进行了粘弹性参数转换,以提高模型的计算效率.采用PFC3D离散元方法,利用PFC自带的FISH语言,编制相应的程序,输入转换后得到的模型参数.使用模型参数模拟再生沥青混合料单轴静态蠕变的虚拟试验,并与再生沥青混合料室内试验结果进行对比,验证了虚拟试验的合理有效性.     

大孔隙高黏改性沥青混合料降噪特性试验研究

大孔隙沥青混合料以其内部较大的连通空隙率在排水降噪方面具有较大优势。利用驻波管法对沥青混合料SMA-13、AC-13以及OGFC-13的降噪特性进行试验研究,分析了级配类型、混合料厚度、表面特征等对沥青混合料吸声性能的影响。研究结果表明:高黏改性沥青中TPS改性剂和SBS改性剂的最佳复合比为5%SBS+11%TPS,OGFC-13试件的降噪系数、平均吸声系数和吸声系数峰值均为同厚度的SMA-13和AC-13的两倍以上,吸声性能指标与三种级配的沥青混合料厚度具有较好的线性拟合关系,同时较大的表面构造深度和较小的表面暴露率能够有效提升沥青混合料的吸声降噪性能,能够为透水降噪沥青混合料的设计提供理论指导。     

纤维沥青混凝土车辙试验的随机有限元细观模型仿真

基于沥青混凝土粘弹性特征和纤维弹性特性,从细观角度提出了纤维、沥青混合料组成的两相复合材料数值分析方法,得到了纤维对沥青混凝土路用性能增效的有限元模型。以聚丙烯晴(PAN)纤维增强沥青混凝土(SMA—13)为对象,研究了不同温度环境下纤维体积分、长径比对沥青混凝土路用性能的影响。通过不同纤维掺入量、长度和不同温度下的沥青混凝土车辙试验,验证数值模型的合理性。结果表明:纤维增强沥青混凝土有限元模型可以较好表征纤维对沥青混凝土增效行为特征,与实验结果相符性较高;在研究的试验范围内,沥青混凝土(SMA—13)中纤维(PAN)最佳掺入量、长度分别为0.4%、6~9mm。     

基体沥青混合料组成设计对灌注式复合混合料的性能影响研究

为了研究大孔隙基体沥青混合料的设计组成对灌注式沥青路面路用性能的影响,采用添加高粘剂和改变级配组成的方式来制备灌注式沥青混合料,并对其路用性能进行测试。结果表明,通过添加高粘剂可以提高灌注式沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能,而通过提高细集料的比例可以小幅提高其低温抗裂性,但会降低其高温抗变形性能,因此提高沥青粘结剂的性能是提高灌注式沥青混合料性能的有效措施。     

高模量沥青混凝土路面永久变形有限元分析

通过静态回弹模量试验,研究了不同级配类型高模量沥青混凝土的回弹模量,并由此建立ANSYS有限元沥青路面结构模型,计算分析中面层厚度、荷载作用大小、面层材料等因素对沥青路面永久变形的影响。研究结果表明:掺加PR-Module改性剂的高模量沥青混合料比普通沥青混合料可明显提高其回弹模量;单纯增加中面层的厚度对提高路面抵抗永久变形性能的效果并不显著;中面层采用高模量沥青混合料对降低路面永久变形的效果相对较好;荷载作用特别是重载超载对路面永久变形影响较大,高模量沥青混合料对降低重载超载作用下路面永久变形效果更为明显。     

沥青混合料半圆弯曲试验影响因素研究

为研究几何参数对半圆弯曲试验的影响规律,确定合理的实验室半圆弯曲试验尺寸,依托某二级公路沥青混合料级配及组成设计,利用有限元软件建立半圆弯曲试验有限元模型,在此基础上采用控制变量法分析几何参数对半圆弯曲试验结果的影响.结果表明:试件半径在50～60mm时,对裂纹尖端应力强度因子影响很大,试件半径大于60mm后影响程度减...