沥青混凝土材料细观损伤演化研究

在对沥青路面芯样进行轴向压缩疲劳试验时,结合CT扫描技术拍摄了不同疲劳阶段下沥青混凝土的细观结构图像,利用CT图像计算分析试件疲劳损伤演化过程,提出相应的损伤变量并获得材料的损伤演化方程。在有限的试验研究基础上,运用该方法研究不同级配条件下的沥青混凝土的损伤演化是可行的。     

高模量沥青混凝土路面力学数值模拟

高模量沥青混凝土(HMAC)作为一种新型路面材料,具有模量高、抗车辙性能好、对低温开裂及温度疲劳开裂敏感性不强等优点,对于提高路面抗车辙能力非常有效。该文利用通用有限元软件ANSYS,对设置高模量沥青混凝土层的半刚性基层沥青路面的荷载响应进行数值模拟分析,结果表明高模量沥青混凝土可显著抑制车辙的产生,并推荐出高模量沥青混凝土层的模量和厚度的合理范围。     

混凝土材料的氯离子迁移细观数值模拟

氯离子是钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀主要原因。现今研究者大多利用Fick第二定律及其数学模型的解析解对暴露于氯离子环境下的混凝土材料和构件进行一维分析。本文研究建立了氯离子在混凝土中扩散的二维有限元数值模型,提出了混凝土多边形骨料生成算法,生成了骨料、砂浆和界面的三相复合数值模型。分析了混凝土材料中氯离子的迁移规律。将计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,使用二维有限元数值模型可以较好的预测混凝土中不同时间、位置变化的氯离子集聚和扩散情况。分析了混凝土中骨料体积率对混凝土渗透系数的影响。研究结果表明:骨料体积率和混凝土的氯离子渗透系数基本呈线性关系,体积率越大,渗透系数越小。     

沥青混凝土小梁断裂路径数值模拟研究

半刚性基层沥青混凝土路面是我国最为常见的路面结构形式,但沥青混凝土路面容易在使用过程中发生断裂,而沥青材料的疲劳断裂行为是半刚性基层沥青混凝土路面开裂的主要原因。通过使用扩展有限元方法对沥青混凝土三点预置缺口梁的疲劳裂纹扩展进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验进行了对比,发现两者在断裂形态上非常相似,并且裂纹在最初几次载荷加载时扩展尺寸较大。     

基于弹性原理的沥青混合料细观模型数值模拟

由于传统基于连续介质的沥青路面力学分析未考虑沥青混合料细观结构对其宏观性能的影响,该文基于数字图像识别技术,建立沥青混合料细观尺度下的二维有限元模型,赋予两组分弹性参数,进行数值模拟分析;最终获得了AC-25、AC-30、ATB-25共3种级配沥青混合料的应力、应变场.模拟结果表明:良好的细观结构能形成更均匀的应力、应变场,传统沥青混合料设计法忽视了细观结构对宏观性能的影响,导致沥青混合料材料设计性能与实际性能之间存在着差异.     

新型钢桥面铺装材料细观模型研究及数值模拟

通过计算机仿真模拟,研究了新型钢桥面铺装材料橡胶混凝土类非均质材料分析和设计的新思路.按照蒙特卡罗方法,开发程序建立了基于瓦拉文公式并且能较真实地反映非均质材料细观结构及其力学性能的二维随机多边形骨料模型;运用ANSYS有限元软件对随机骨料模型进行数值模拟,初步分析了在静载作用下橡胶混凝土的抗压力学性能.     

混凝土梁受弯破坏的三维细观数值试验

为了在细观层次上研究混凝土梁的损伤断裂机理,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆和界面组成的三相复合材料。基于三维随机骨料随机力学参数模型,建立了2个混凝土梁湿筛试件的数值模型;模型MX1模拟骨料的随机分布,模型MX2在MX1的基础上模拟混凝土各相材料参数的随机性,通过这2个模型的抗弯数值试验,展现了混凝土梁损伤断裂和裂缝萌生与扩展的渐进过程。结果表明:数值试验得到的混凝土梁弯拉强度与真实试验测得的弯拉强度较为接近;由于骨料分布的随机性,混凝土裂纹起裂和扩展表现出显著的不规则性和不连续性;受材料参数随机分布的影响,模型MX2较MX1承载力略有降低,变形稍有增加。     

沥青混凝土复合型裂纹扩展行为数值模拟

应用线弹性断裂力学有限元程序,对一系列沥青混凝土偏直裂纹的扩展路径依据标准的三点弯曲梁试件解析。结果表明,随着预制裂纹偏离梁中线距离的增加,裂纹的起裂角和峰值荷载都增大。当集中荷载一定时,预制裂纹越长,应力强度因子越大;当预制裂纹长度与梁高比率a/W为0.4时,裂纹起裂角最大。I型应力强度因子和裂纹起裂角与比率a/W之间可分别用三次多项式很好地拟合。裂纹扩展路径总体上遵循一定的规律。试验结果表明,由于沥青混凝土材料颗粒的不均匀性,裂纹扩展路径通常沿着集料颗粒边界扩展而很少切断颗粒。虽然裂纹尖端处于I-II复合型应力状态下,但拉应力仍然是裂纹扩展的主要驱动力。     

基于图像技术的沥青混合料细观损伤演化研究

借助于CT图像技术,以AC20、SMA16、ATB25混合料为试验研究对象,从细观角度对沥青混合料单轴压缩条件下的损伤演化规律进行了探讨。研究结果表明：在混合料损伤演化过程中,空隙对试件的变形起着控制作用;加载速度对内部裂纹的扩展速率和发育程度有重要的影响;温度对混合料的极限强度和裂纹扩展行为有显著影响;内部CT数等值线与外部同值等值线的连通可以作为启裂位置和损伤产生的判据。体应变为0的应力阶段所对应的损伤值可作为损伤门槛值,且损伤分维数与应力之间呈非线性关系,并随着损伤的演化发展逐渐增加。     

沥青混凝土路面动力特性数值模拟研究

为了研究路面结构层厚度、模量、加载速度等因素对FWD作用下沥青混凝土路面动力特性的影响,基于有限元原理建立沥青混凝土路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,最后对FWD作用下的沥青混凝土路面弯沉、应力等动力特性及路面厚度、模量、加载速度对其动力特性的影响进行了研究,重点研究了不同结构层厚度及加载速度下面层、基层和底基层各自的应力变化情况以及路面弯沉变化趋势.研究表明:结构层厚度、设计参数(模量等)、加载速度等因素的变化对沥青混凝土路面动力特性均存在不同程度的影响.研究结果有助于根据路面结构的应力及变形特点进行路基路面结构设计,同时为分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据.     

基于图像处理技术的沥青混凝土水破坏过程研究

对沥青路面心样开展饱水疲劳实验,通过CT扫描技术,采用数字图像处理技术,分析沥青路面水破坏过程中试件内部结构的变化趋势.结果表明:在饱水疲劳试验中,随着加载次数的增加,心样的孔隙和集料面积逐渐增加,而沥青胶浆面积逐渐减少,形象地反映了试件水破坏的机理,即沥青混凝土的粘附性损坏过程.     

浅析沥青混凝土路面产生水损害的原因

对于沥青混凝土路面的水损害,国内外均进行了大量试验与研究,以寻求最佳的解决途径,但目前问题仍然未能从根本上得以解决,又因我国各地气候等自然条件千差万别,给彻底解决水损害问题造成很大困难.本文通过从事公路沥青混凝土路面施工及管理中遇到的实际问题及经验,比较对照了一些当地已运行高等级公路的使用状况,对高等级公路沥青混凝土路...     

温拌再生沥青混凝土工作性研究

再生沥青混凝土在旧料用量较高时,常出现拌合困难的现象,因此探讨温拌添加剂应用于再生沥青混凝土有其重要性。针对温拌再生沥青混凝土,在较高路面旧料添加量与较低试件压实温度时,评估其工作性表现,以了解温拌添加剂对于再生沥青混凝土施工作业的影响。搜集国内外温拌沥青混凝土与再生沥青混凝土相关文献,以旧料添加量与试件压实温度为变量,采用车辙试验的车辙试件滚压设备,模拟现场沥青混凝土压路机的滚压过程,评估温拌再生沥青混凝土的工作性,可为国内推动温拌再生沥青混凝土的使用提供参考。     

沥青路面压电输出的数值模拟与试验

基于ABAQUS建立了沥青路面压电输出（电压）的数值模拟方法,系统地研究了压电换能器属性及铺设参数、路面结构与温度、轴载等对沥青路面压电输出的影响,为优化设计沥青路面压电能收集系统提供参考。通过车辙试验测试了压电式沥青混合料的电压,并与数值模拟结果进行对比,验证数值模拟方法的可靠性。结果表明：路面模型平面尺寸大于5.0 m×5.0 m可保证模拟精度;压电材料PZT-5X具有相对较低的弹性模量和最高的压电参数,因此电压最高,其分别是PZT-4与PZT-5H的1.77倍与1.97倍;长方体与圆筒形状压电换能器的压电基本一致,均为柱形的1.40倍;优先推荐使用内径0.8 cm、外径1.6 cm、高0.2 cm的圆筒PZT-5X压电换能器;电压随轴载与路面温度的增加而增大、随埋置深度的增加而降低,柔性路面结构比半刚性结构的电压大。室内车辙板试件表面和距路表1 cm处的压电换能器的实测电压与数值模拟结果的误差在3.9%之内。     

SBS改性和博尼维纤维加强沥青混合料路用性能试验研究

采用了SBS改性和博尼维纤维加强沥青混合料两种措施,制作了普通密级配沥青混凝土、SBS改性沥青混凝土、普通沥青混凝土掺加纤维及SBS改性沥青混凝土掺加纤维等4种沥青混合料。通过室内对这4种沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、抗老化性及水稳定性的测定,对改性沥青及纤维加强的效果与路用性能指标进行了全面的试验研究,得出了SBS改性沥青及纤维加强的作用效果。     

沥青混凝土路面的非稳态传热模拟和实验研究

沥青混凝土路面就地热再生技术是未来公路养护发展的方向，作者对目前正在研发的一种新型沥青混凝土路面热再生养护机械作了简要介绍。并建立了沥青混凝土路面的传热数学模型，利用计算流体模拟软件FLUENT对沥青混凝土路面进行非稳态传热模拟研究，求出了路面内部温度场。通过和实测数据进行对比分析，得出了几个重要结论，这对后续的研究开发提供了一个可靠的依据。