大厚度半刚性基层层间结合技术室内试验研究

文章通过室内直剪试验,对大厚度水泥稳定碎石基层上下层结合状态进行研究,分析了大厚度水泥稳定碎石基层上下层浇筑间隔时间、养生时间及水泥浆用量对层间抗剪性能的影响,并提出了最佳施工工艺。     

基于分子动力学模拟的橡胶改性沥青在集料表面的扩散特征研究

橡胶改性沥青和集料之间的界面作用与沥青路面的耐久性、高温稳定性有着重要联系而现有研究对该界面作用的微观认知尚不够全面。基于分子动力学模拟,以Materials Studio软件为研究工具,构建由基质沥青、天然橡胶沥青、顺丁橡胶沥青、丁苯橡胶沥青（15%掺量）与集料的4种主要矿物组成（石英、方解石、钠长石、微斜长石）两两构成的界面模型,从分子尺度上探究不同沥青组分在4种矿物表面的扩散行为,分析得到不同橡胶类型对其扩散作用的影响规律。结果表明：轻质组分在各矿物表面的扩散作用强于重质组分,相对分子质量对沥青组分的扩散速率起到关键作用;在不同矿物表面,橡胶分子链的加入对于提升沥青各组分扩散系数多为积极作用,且不同类型橡胶作用规律有所不同。研究结果可为不同矿料类型制备适配的橡胶改性沥青提供参考依据。     

沥青砂浆中油砂比的确定方法

沥青混合料是目前工程领域使用较为广泛的一种路面材料,其配合比是影响其性能和使用状况的一个关键性的指标,所以,对于沥青混合料而言,配合比的确定至关重要。与之类似的沥青砂浆,其配合比应该怎么确定,一直是困难的问题。文章根据现在工程中所使用的沥青混合料的配合比,通过相同骨料表面积包裹相同数量的沥青的原理来计算沥青砂浆的油砂比,旨在类比沥青混合料的配合比计算方法,得出适用于沥青砂浆的配合比计算方法,以服务工程实践。     

车身壁板自由阻尼层稳健性优化设计

在车身壁板自由阻尼层的优化设计中,提出了考虑阻尼材料参数不确定性波动的稳健性优化设计方法。首先,在车身防火墙、地板和顶棚等区域全敷阻尼材料;其次,以等效辐射声功率(ERP)为优化目标对阻尼层布局进行拓扑优化并验证优化效果;最后,以阻尼层厚度为随机设计变量,损耗因子和弹性模量为随机变量,质量最小为优化目标,并结合径向基函数(RBF)近似模型、蒙特卡洛模拟(MCS)和序列二次规划算法(SQP)对阻尼层进行6σ稳健性优化设计。结果表明,优化后车身自由阻尼层的总质量减少了50.45%,并且车身结构噪声性能达到了6σ质量水平,实现了保证车身轻量化要求下的阻尼层稳健性优化的目标。     

考虑沥青路面材料参数空间差异性的解析计算及影响分析

复杂服役环境下沥青路面的材料参数存在明显的空间差异性,具体表现为沿深度的模量梯度分布与非连续层间接触以及横观各向同性,实现其解析计算对现有的沥青路面力学响应分析及结构设计方法具有重要的参考价值。为此,从弹性力学基本方程出发,基于状态空间法,推导了具有指数模量梯度的横观各向同性弹性层状体系通解;在此基础上,基于波传递方法,将状态向量转换为波向量,并结合边界条件和层间条件,建立了考虑沥青路面材料参数差异性的多层路面结构解析解;然后借助MATLAB平台编制了数值计算程序,采用文献对比、BISAR程序以及有限元软件ABAQUS验证了该解析解的精度与效率;最后结合典型数值算例,阐述了该解析解在沥青Top-Down开裂和传统路面疲劳损伤分析中的应用。理论推导和数值计算结果表明：该解析解摆脱了弹性力学问题求解对应力函数的依赖性,并且借助波传播方法,避免了求解中正指数过大对求解精度的影响,并使得边界条件和不同层间接触关系的描述更加便捷;沥青路面材料参数的空间差异性不可忽视,沥青面层连续模量梯度会造成更大的路表拉应力和最大剪应力,进而加剧沥青路面的Top-Down开裂;而横观各向同性和层间接触状态间存在耦合效应,从而会加剧沥青路面的疲劳损伤。     

道路沥青材料VOCs的指纹组分及其定量分析

深入开展沥青材料环境影响规律研究,是加快推进交通运输污染防治和绿色交通发展的重要手段之一。针对热拌沥青材料在使用过程中挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）释放量小、组分复杂且材料来源和环境因素依赖性强等难以定量表征的科学问题,开展包括不同沥青材料间VOCs公共组分、特有组分和超微量组分的VOCs全组分的特征研究。综合共计80种沥青材料的VOCs组分特征,提出并定义沥青材料VOCs的指纹组分。基于指纹组分的释放量-色谱峰面积的绘制,分别构建沥青材料VOCs中单一组分释放量和VOCs释放总量的计算方程。研究结果表明：不同沥青材料的VOCs释放差异显著,其组分信息和对应释放量均存在很强的原材料来源依赖性;沥青VOCs的指纹组分具有色谱峰面积大、组分纯、毒性强等特点,包括2-甲基戊烷、正己烷、3-甲基己烷、庚烷、2-甲基庚烷、丙酮、甲基丙烯醛、正丁醛、异戊醛、苯、甲苯和二硫化碳这12种物质;该系列指纹组分能够用于沥青材料VOCs的单一组分释放量和总释放量的快速准确分析;70A沥青、70B沥青、90A沥青、90B沥青和SBS改性沥青在160℃加热条件下的VOCs释放总量分别为4.42,3.32,2.52,2.29,1.88 μg·g^-1,其中指纹组分的总释放量分别为3.00,2.33,2.01,1.75,1.44 μg·g^-1;70号沥青中释放量最多的物质包括正己烷、2-甲基戊烷和庚烷,其释放量均大于0.40 μg·g^-1;90号沥青和SBS改性沥青中,释放最多的物质为正丁醛,其中90A沥青中正丁醛的释放量高达0.76 μg·g^-1。     

含软弱土层边坡稳定性分析的全局滑面自动搜索技术

提出了一种用于边坡稳定性分析的全局滑面自动搜索技术,首先采用三角网格进行了边坡土层的几何离散,然后,结合蒙特卡洛法等角/等边逐段扫描与模拟退火法,构建了全套的边坡全局临界滑面搜索扫描算法。以Fortran和Matlab为计算手段进行联合编程,采用简明Morgenstern-Price法进行了边坡稳定性分析计算。通过选用3个算例进行了算法的可靠性验证,计算结果表明:截面三角网格划分方法具有良好的适应性,能较好地对不规则层位几何形状进行离散;多段折线滑面具有较圆弧滑面更为优秀的极限滑面定位功能,其安全系数随着滑面段数的增加会逐步达到收敛;本搜索方法可不依赖于工程师经验进行多段折线初始滑面的大致范围选择,其能快速地、全自动地进行由弱到强不同复杂土质情况的边坡稳定性计算分析,并能找到全局临界滑面与安全系数。     

TLA/SBR复合改性沥青性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性,提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,期望综合两种改性剂的优点。对不同掺量的TLA与SBR复合改性沥青进行了常规试验(针入度、软化点、延度、旋转粘度)、DSR试验、BBR试验,并测试了短期老化与长期老化后的残留针入度比,研究TLA与SBR掺量对高、低温性以及抗老化性能的影响。研究结果表明:①掺入SBR与TLA均能改善沥青的高温抗变形能力和感温性,对比TLA,SBR对沥青高温性能的改善效果更显著;②TLA对复合改性沥青的低温性能有不利影响,但掺入SBR可以抵消这种不利影响;③掺加5%~20%的TLA能改善复合改性沥青的抗老化性能,在此TLA掺量下,SBR也能改善沥青的抗老化性能。④综合高、低温性能和老化性能的表现,最佳掺量为20%的TLA+3%的SBR。     

Sea state estimation based on vessel motion responses: Improved smoothness and robustness using Bézier surface and L1 optimization

Floating structures oscillate in waves, where these wave-induced motions may be critical for various marine operations. An important consideration is thereby given to the sea states at the planning and operating stages for an offshore project. The most important information extracted from a sea state is the directional wave spectrum, indicating wave direction, significant wave height, and wave spectrum peak period. Among several available methods of measuring and estimating the directional wave spectrum, the wave buoy analogy technique based on vessel motion responses is an in situ and almost real-time solution without extra costs of devices. If the forms of the wave spectra are not predefined in the estimation, the method is called a nonparametric approach. Its most remarkable advantage is the flexible form, but the smoothness should be regulated. After the discrete Fourier transform has been applied to the measured vessel motions, smoothing is necessary. However, this process results in disturbed vessel cross-spectra and a lowpass characteristic of the windowing function. This paper presents a nonparametric approach for directional wave spectrum estimation based on vessel motion responses. It introduces novel smoothness constraints using Bézier surface and includes a more robust estimate using L1 optimization. Both techniques are applied to the wave buoy analogy for the first time. Numerical simulations are conducted to verify the proposed algorithm.     

橡胶粉改性MAC沥青混合料路用性能的研究

主要讨论了橡胶粉在MAC沥青混合料中的应用,研究了橡胶粉干法改性沥青混合料高温性能、抗水损害性能及混合料的抗飞散性能,证明了其优良的路用价值。