高速铁路无砟轨道路基面支承刚度研究

研究目的:为描述高速铁路结构设计中路基和地基的整体结构性能,提出并解释了路基面支承刚度概念,并对其工程意义及设计检测方法进行探讨.研究结论:路基面支承刚度是无砟轨道结构分析的重要参数,也是实现无砟轨道线下基础纵向刚度匹配的关键指标,可用于描述基床表层顶面对轨道结构地面的结构支承性能,同时也可作为轨道结构对路基结构性能的要求.通过对路基层状体系竖向刚度组合优化设计,可以实现路基面支承刚度的控制;通过不同断面的路基竖向刚度组合设计,可以实现线路纵向刚度调整,实现路基与其它构筑物刚度匹配.路基面支承刚度可通过承载板试验进行测试,承载板面积宜为1.0×1.0 m2～1.5×1.5 m2.     

无砟轨道路基面防水层沥青混合料空隙率标准研究

客运专线无砟轨道基床表层防水用沥青混合料为SAMI混合料。在归纳水工、建筑、铁路等工程用沥青混合料特点的基础上,阐述沥青混凝土用于路基面防水的优良特性。同时,对设计级配曲线偏级配范围上限、中值和下限的3类典型级配的混合料开展室内试验研究。通过定量分析混合料空隙率和渗透系数随沥青用量的变化规律,提出1%~3%可作为路基面防水的SAMI混合料空隙率的技术标准。     

重载交通沥青路面改造方案控制破损模式分析与寿命预估

为利于在沥青路面改造过程中优选出适应于重载交通的路面结构方案,以东南沿海某市重载交通沥青路面改造工程为依托,针对不同的路面结构改造方案,利用有限元软件KENPAVE中的KENLAYER模块建立基于弹性层状体系理论的沥青路面结构模型,从疲劳开裂和永久变形出发进行路面结构的破损分析和使用寿命预估。结果表明:(1)重载交通作用下,路面永久变形破损率通常大于疲劳开裂破损率,应通过结构优化重点加以控制;(2)基层对重载交通沥青路面综合性能有显著影响,增加厚度、提高强度,有助于直接提高结构整体抗疲劳开裂和抗永久变形的能力,有利于提高路面结构使用寿命;(3)轴重变化对路面结构的破损程度影响较大,轴重增大,结构预期使用寿命明显减小,但行车速度对其影响较小。经综合比较,在4种改造方案中,结构2即基层采用碾压水泥混凝土的改造方案,其预期使用寿命最长,可作为依托工程路面改造的优选方案。     

弯道超高路段沥青路面的力学响应分析

车辆在弯道超高路段行驶时会受到离心力作用,而现行路面设计方法未考虑离心力的影响。工程实践发现,在沥青路面弯道超高路段病害较多。就这分析了路面超高路段的力学特征,推导出离心力导致轮载不平衡的计算公式。利用有限元软件,以高速公路典型沥青路面结构为例,定量分析了离心力对路面力学响应的影响。计算表明:考虑离心力后路面的力学响应均大于不考虑离心力的情况,且速度越高影响程度越大。可见离心力的存在和现行设计方法的不足是导致路面弯道薄弱环节的原因。     

改善花岗岩沥青混合料性能措施试验研究

采取掺入抗剥落剂、掺入消石灰、用石灰岩石屑代替花岗岩石屑等单一或综合的措施,进行了各种措施下沥青混合料性能指标的室内试验,研究了不同措施对花岗岩沥青混合料路用性能的改善效果。试验结果表明:(1)不同措施的改善效果不同,抗剥落剂对提高水稳定性、低温抗裂性较为有利,而消石灰对提高强度特性、高温稳定性较为有利。当同时掺抗剥落剂与消石灰时,花岗岩混合料的以上4种性能均会得到更明显的改善。(2)用石灰岩石屑代替花岗岩石屑再掺入外加剂的措施会进一步提高花岗岩沥青混合料的强度特性、水稳定性、高温稳定性与低温抗荷载破坏能力,但对低温抗收缩性能的改善不及同时掺入消石灰与抗剥落剂的效果好。     

半填半挖式路基静动力稳定性分析

足够的稳定性是半填半挖式路基设计的前提.针对填挖结合部存有软弱夹层的横向半填半挖式路基,基于FLAC/SLOPE软件平台,运用强度折减法,探讨了潜在滑动面性态随软弱夹层与地基黏聚力之比值增加而演化的全过程;基于三维快速拉格朗日有限差分法FLAC3D软件平台,分析了同时受横向、竖向地震荷载作用的半填半挖式路基地震动力响应及稳定性.得出结论.半填半挖式路基必须高度重视填挖结合部的良好处理以防止可能出现的滑动失稳,地震将对半填半挖式路基产生不可忽视的影响.     

高寒地区沥青路面主导病害调研与分析

以高寒地区沥青路面病害调研资料为基础,对高寒地区沥青路面病害进行特征描述与原因分析,归纳总结出该类地区沥青路面的主导破坏形式,对高寒地区沥青路面结构与材料的研究工作具有指导作用,同时对类似地区公路建设中沥青路面结构与材料设计也具有借鉴作用.     

基于格子Boltzmann法的透水沥青路面材料水渗流模拟

为了研究水在透水沥青路面材料空隙渗流问题,应用格子Boltzmann方法(LBM),建立了二维模型,从空隙尺度模拟了由3种不同的形状(圆形、椭圆形和矩形)颗粒组成的人工多孔介质中的流体流动。研究了透水沥青路面材料的结构特征和水力学特征,以及无量纲渗透率与空隙率、形状(圆形、椭圆形和矩形)及高宽比(椭圆的长短轴之比、矩形的长宽比)之间的关系。结果表明:椭圆形状的多孔介质无量纲渗透率最大,而圆形的渗透率最小,矩形形状的多孔介质渗透率介于两者之间。当空隙率较低的情况下,空隙率对无量纲渗透率影响较小;当空隙率增大到某一值时,空隙率对渗透率的影响明显。对于椭圆形状的人工多孔介质,在相同空隙率情况下,无量纲的渗透率大致与椭圆形状的长短轴之比近似为线性关系。格子Boltzmann方法从微观机理上揭示了动水在透水沥青路面内部的输运规律,而且与传统的计算流体力学方法相比,处理复杂的边界条件比较容易,并行计算性能良好。研究成果为格子算法在相应领域应用提供了理论与实践依据。     

异型断面路基路面综合设计理论研究进展

异型断面路基的差异变形会对上承路面结构产生附加不利力学响应。通过国内外大量文献的调研,指出异型断面路基的定义和共性,分析异型断面路基路面病害的类型及成因,系统回顾、评述异型断面路基路面综合设计理论的研究进展,并指出迫切需要解决的一些问题。     

高寒地区沥青路面结构适应性

在广泛的路面调查基础上,结合数值计算分析,提出了柔性结构、倒装结构、全厚式结构和复合结构等几种新型路面结构形式,并通过郎川公路改建工程试验路进行了验证,证明了高寒地区路面结构适应性设计采用柔性基层的有效性,并推荐了高寒地区沥青路面优选结构．