沥青碎石永久变形预估模型的非线性修正

结合重载、超载交通的现实,沥青碎石弹性变形与永久变形已呈非线性。该文根据弹性变形与永久变形的非线性关系对永久变形VESYS预估模型进行了非线性修正,并建立了永久变形的当量换算与预估模型。     

沥青路面永久变形的形成及其控制

讨论了影响沥青路面永久变形的各种因素,分析了沥青路面永久变形的形成机理,并对控制沥青路面产生永久变形的指标进行了比较分析.为我国今后合理制定沥青路面控制永久变形量提供参考.     

重复荷载下沥青混合料永久变形的粘弹性力学模型

基于修正Burgers模型推导了适用于重复荷载下沥青混合料永久变形规律的粘弹性力学模型,并利用该模型对AC20和SMA13沥青混合料三轴重复荷载永久变形试验结果进行了回归,获得了模型的参数,并对沥青混合料进行了永久变形规律的分析。研究结果表明,沥青混合料在荷载重复作用下,会出现迁移期、稳定期和破坏期3阶段变形规律;模型参数均随温度的升高而降低,但与偏应力水平无关;较高温度和应力均是导致较大永久变形的主要因素。推导出的粘弹性力学模型可以较准确地描述重复荷载下沥青混合料的永久变形规律,可以用于重复荷载下沥青混凝土永久变形的力学计算与分析。     

沥青路面分层永久变形测试方法和设备研究

沥青路面永久变形产生于各个路面结构层,尤其是各沥青层。本文开发出高精度的分层车辙仪,由上沉降板、下沉降板以及两板之间的位移传感器等构件组成。分别修筑了普通沥青和RA改性沥青试验路,利用分层车辙仪测试了各沥青层的永久变形,并给出了测试方法和测试步骤。结果表明,分层车辙仪用于测试各沥青层的永久变形比较可行,RA改性沥青路段的永久变形比普通沥青路段的永久变形小,改性沥青可以明显地提高沥青路面的抗车辙能力。     

对国外沥青路面设计指标的评述(续)

4　永久变形 (车辙 )路面结构在重复荷载作用下产生过量的永久(塑性 )变形 ,会使路表面出现影响行车安全和舒适性的不平整 (车辙 ) ,或导致面层出现开裂。因而 ,限制路面结构的永久变形量是路面结构设计须考虑的另一项基本要求 ,也是各国力学 -经验法设计方法中都选取的一种损坏模式。路面结构的永久变形由路面各组成部分 (面层、基层、底基层、垫层和路基 )的永久变形总和而成。路面结构设计对于限制过量永久变形的考虑 ,迄今提出了 2种方案 :一种是分别考虑各结构层的永久变形后总和得到路表面的永久变形 (车辙 ) ,这种方法需要详悉各结构…     

AASHTO 2002沥青路面永久变形叠加方法验证

沥青路面的永久变形叠加问题是永久变形研究中的难点。首先对现有的用于沥青路面中的叠加方法进行了分析,指出其不适合于永久变形叠加问题;而后对AASHTO 2002柔性路面设计指南中的永久变形叠加方法进行了简要介绍,并采用两种APA试验方法对AASHTO叠加方法进行了验证。验证结果表明,AASHTO方法并不能准确预估永久变形;应力历史对永久变形叠加结果有很大影响,而以应变硬化原理为基础的AASHTO叠加方法不能体现应力历史的影响。因此,AASHTO 2002的叠加方法还存在着一些局限,需要进行修订。     

高模量沥青混凝土的高温永久变形预估模型

根据粘弹性理论推导了沥青混凝土的高温永久变形的预估模型,根据重复荷载永久变形试验拟合得出其参数,并将高模量沥青混合料与基质沥青、SBS改性沥青混合料对比,结果表明：该模型可以较好的描述沥青混合料永久变形的变化规律,高模量沥青混凝土有着更好的抵抗永久变形的能力。     

粗集料形状对热拌沥青混合料永久变形力学行为的影响

该文定义了一套完整的不同水平上的基于成像技术的粗集料形状指数,即扁平状和针片状比率、棱角性指数和表面构造指数,探讨了它们对热拌沥青混合料永久变形力学行为的影响.对粗集料进行了图像分析,并制备了18个Superpave热拌沥青混合料试件(利用10个州公路局的现场拌和方法),在一定高温条件下测试它们的永久变形.通过对测得的永久变形数据与粗集料的形状指数相关分析,可知永久变形与表面构造指数有很好的相关性.由于混合料中扁平状和针片状颗粒含量较低,扁平状和针片状比率对永久变形的影响不明显.而棱角性指数和表面构造指数对永久变形有较大的影响.提出了用颗粒几何干涉的概念来解释粗集料形状对沥青混合料稳定性和永久变形行为的影响机理.     

沥青碎石混合料动力变形特性研究

针对沥青碎石混合料的强度特点,采用有侧限、能反映材料3向受力状态的动载压入法评价其高温抵抗永久变形能力,将永久变形分为压密、变形累积和剪切流动3个阶段。在分析了不同类型沥青碎石混合料动力变形特性的基础上,提出了统一空隙率与永久变形之间矛盾的关键技术在于成型工艺与材料相互作用下形成合理组成结构,并分析了不同材料组成对空隙率及永久变形的影响,为重载作用下骨架-空隙型沥青碎石混合料的设计提供了依据。     

沥青混合料永久变形黏弹性力学模型通用性研究

为了拓展沥青混合料永久变形黏弹性力学模型的适用宽度,满足不同温度区间和应力水平的要求,实现在全温域条件下沥青混合料永久变形预估,对6种典型沥青混合料进行了三轴重复荷载蠕变试验,研究不同温度和不同应力水平下的永久变形规律;构建了考虑行车荷载存在间隙期的重复荷载作用下沥青混合料黏弹性力学模型;建立了温度、偏应力与重复荷载作用下沥青混合料黏弹性力学模型参数关系方程并进行了修正。研究结果表明:沥青混合料在低温、中温、高温不同阶段表现出不同的永久变形特性,从全温域角度考虑沥青混合料永久变形发展规律更加符合实际状况;温度、轴载大小和荷载作用次数对沥青混合料的永久变形均有着较大的影响,且三者存在着等效关系;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合及参数与温度、偏应力的关系方程拟合的效果良好,均大于90%以上,提高了沥青混合料永久变形黏弹性力学模型的通用性。同时,确定了不同温度的平均修正系数,使永久应变计算结果更加准确。     

高速公路改良风化砂-红黏土路基填料永久变形试验研究

为提高风化砂-红黏土地区路基在车辆荷载作用下的稳定性和耐久性，研究了掺砂比、初始干密度和循环荷载对改良风化砂-红黏土永久变形行为的综合效应，并通过室内三轴永久变形试验分析了这些因素对变形特性的影响。试验结果表明：1)在初始干密度一定的情况下，随掺砂比的增加，永久变形终值先减小后增大，在掺砂比为10%时达到最小值；2)在一定掺砂比下，随初始干密度的增大，最终永久变形终值也增大；3)当掺砂比和初始干密度一定时，土体的永久变形值与循环荷载次数呈对数关系。在此试验结果基础上，建立了综合考虑掺砂比、初始干密度和循环荷载效应的改良风化砂-红粘土永久变形预测模型，并对其进行了鲁棒性验证。鲁棒性验证结果表明，所建模型具有较高的准确性与适用性，可应用于路基工程路基填料永久变形量的预测。     

重复荷载作用下粉土永久变形预估模型

利用万能材料试验系统,在不同含水量、压实度和偏应力等影响因素下,对粉土进行了重复荷载三轴试验;同时根据永久变形试验结果和Tseng-Lytton永久变形预估模型形式,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了含水量与回弹模量双重因素影响下的粉土永久变形预估模型。可信度分析结果表明,所建立的模型可用于粉土的永久变形预估,但所建立的预估模型有必要在以后的工作中根据现场实际情况提出合理的修正系数。     

红土粒料永久变形演变规律

针对红土粒料基层在反复碾压和雨水作用下发生的结构损伤现象,开展了非洲几内亚红土粒料的室内三轴试验,对比分析了应力状态、湿度波动、压实度、荷载作用等对永久应变的影响,研究了永久变形随重复荷载作用与湿度波动(特别是干旱、降雨、旱湿循环等极端条件)的演变行为,揭示了红土粒料基层结构性能损伤机理。试验表明:随着荷载作用次数的增加,红土粒料永久应变先快速增长后逐渐平缓。含水率、压实度及偏应力等对永久变形的影响显著:当偏应力从103kPa增加到276kPa时,红土粒料永久应变的增幅为5%～25%,个别工况下永久变形增幅最高为40%;当由干化状态增大至湿化状态时,红土粒料的永久变形增长约2. 3倍;干湿循环后的试件,永久变形下降幅度为40%～80%,在压实度较低时永久变形下降的幅度较高。Monismith模型可用来表征红土粒料随荷载作用次数的演变规律,相关性普遍在0. 90～0. 95。红土粒料永久变形随荷载作用的演变规律,可以从红土粒料的颗粒组成和破碎变形进行分析。     

刚性路面黏质路基土永久变形计算分析

掌握重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征是分析路基永久变形对刚性路面结构影响程度的基础。以力学-经验法的路基永久变形计算方法为基础,提出了考虑轮载横向分布频率的分条分层总和法,并简述其分析流程及步骤。以黏土路基为例,采用分条分层总和法对典型刚性路面路基永久变形进行预估,并结合数理统计等方法对计算结果进行分析。通过对计算结果的分析整理,得到了重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征。     

高模量沥青混凝土路面永久变形有限元分析

为研究高模量沥青混凝土路面的永久变形性能,运用ANSYS有限元软件对沥青路面结构进行建模,分别对轴载作用大小、中面层厚度、面层材料等因素影响沥青混凝土路面永久变形性能进行分析。得出结论:(1)中面层厚度的增加并不能有效降低路面结构的永久变形;(2)中面层材料选用高模量沥青混合料可有效提升路面结构的抗永久变形性能;(3)重载超载频繁的路面易发生永久变形现象,高模量沥青混合料可有效提升路面结构抗永久变形性能。     

水泥混凝土路面粉质粘土路基永久变形及其预测

针对水泥混凝土路面与路基土永久变形之间的相互关系,从降低路面病害角度出发,分析水泥混凝土路面对路基性能的要求。并通过室内动三轴试验对水泥路面路基永久变形的形成机理和影响因素进行分析,基于NCHRP-37A模型,建立了相应的预估方法,以确定粉质粘土路基永久变形量。     

半柔性路面材料的疲劳寿命研究

针对半柔性路面材料开展不同试验条件下的三点弯曲疲劳试验,研究其在循环荷载作用下的变形规律,进行损伤演化过程分析,并基于永久变形相对变化率的平稳值建立疲劳方程。结果表明:半柔性路面材料的变形分为可恢复变形和永久变形,其中可恢复变形的恢复速率随着荷载作用次数的增加而降低,永久变形随着荷载作用次数的增加而增加。半柔性路面材料的损伤会随着永久变形相对变化率的快速增大而越快地演化至失效阈值。疲劳寿命随着永久变形相对变化率平稳值的增大呈幂函数趋势下降。不同养护时间的疲劳寿命预测值与实际值的相对误差平均值为6%～29%,表明所建立的疲劳方程能很好地预测半柔性路面材料的疲劳寿命。     

高掺量胶粉/SBS复合改性沥青混合料永久变形预估模型

选用HDPE和TOR两种改性剂制备胶粉掺量20%和25%的胶粉/SBS改性沥青混合料,并与SBS改性沥青混合料对比分析技术性能。通过三轴重复荷载动态蠕变试验,研究3种胶粉/SBS改性沥青混合料的永久变形规律;基于修正Burgers模型构建重复荷载作用下胶粉/SBS改性沥青混合料永久变形预估模型。研究结果表明：高掺量胶粉/SBS改性沥青混合料的制备是可行的,其路用性能满足规范要求;不同胶粉掺量的胶粉/SBS改性沥青混合料具有基本一致的永久变形规律。胶粉的掺入有利于提高沥青混合料抗永久变形性能,但胶粉掺量过大,容易增大沥青的黏度,不利于施工;胶粉/SBS改性沥青混合料永久变形预估模型,拟合效果良好,相关性系数均大于0.98。构建全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估模型,为胶粉/SBS改性沥青混合料永久变形预估模型的应用提供思路。     

湿软低路堤永久变形预估

该文以既有粘性路基土的室内动三轴试验数据为依托,将不同排水条件下的应变与循环应力比和加载次数之间的关系方程纳入湿软低路堤永久变形预估模型中。该永久变形预估模型分为行车荷载作用下湿软路基永久应变引起的变形与残余孔压消散引起的固结变形两部分,将两部分计算结果进行线性叠加,得出最终总永久变形量。该预估模型对依托工程的预估结果与现场测试结果对比表明:其相关性良好。     

沥青路面永久变形设计方程研究

对于半刚性基层、刚性基层、柔性基层、组合式基层的沥青路面典型结构,计算出不同季节时不同深度处沥青混合料的温度和动模量,采用分层总和法计算出路面总永久变形,计算出平均塑性应变点的深度和弹性应变,并在路面总永久变形和季节平均气温、面层厚度、平均塑性应变点的弹性应变以及标准轴载累积作用次数间建立了回归公式,相关系数（R2）均在0.93以上,最后建立了沥青路面永久变形预估方法。结果表明,可以利用本文的方法来代替分层总和法预估沥青路面的永久变形,但前者更简单实用。