高模量沥青研究与性能试验

在介绍高模量沥青研究过程和原材料试验的基础上,进行了3种高模量沥青性能试验,同时进行高模量沥青混合料验证试验。结果表明,高模量沥青的针入度为20~50(0.1 mm),软化点≥60℃,脆点≤-10℃,135℃动力粘度<3 Pa.s,PG等级为PG76-22;高模量沥青混合料高温抗车辙性能、动态模量、抗水损害性能、经济性能均强于SBS改性沥青和辽河AH-90#基质沥青混合料,证明了在路面中面层应用高模量沥青混合料是解决高温状态下路面产生车辙病害的有效途径。     

子模型法在大跨钢桥面铺装有限元模型优化中的应用

为了提高大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型的计算精度,在用子模型法对钢箱梁桥面铺装进行精细模拟的基础上,运用有限元正交数值模拟试验和综合评价方法对模型几何尺寸与边界约束条件进行优化。发现大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型合理的几何尺寸与边界条件为:纵向为3跨,横向有8个U肋,横隔板高度为1.2 m,纵边自由,横边简支,横隔板底固结。对比分析结果表明:该简化模型具有较高的计算精度,横向拉应变误差仅为0.7%,纵向拉应变误差为3.7%,可供大跨钢桥面铺装力学分析和设计参考使用。     

寒区湿地软土抗剪强度特征试验研究

针对寒区湿地公路软土地基在路堤填筑分级加载作用下的稳定性问题,为采用理论计算方法研究寒区湿地软土地基稳定性提供必要的计算参数,采集原状土,对寒区湿地两层软土进行三轴试验和直剪试验。研究寒区湿地软土在5个不同固结压力和3个不同固结度下主应力差与轴向应变关系的变化,以及5个不同固结压力和6个固结度下抗剪强度指标和抗剪强度的变化。试验结果表明:采用不排水剪,第1层软土的应力-应变关系呈现典型的加工硬化特征,第2层软土的则接近于理想塑性。在相同的应变下,随着固结压力和固结度的增加偏应力逐渐增大;抗剪强度随固结压力和固结度的增加而增大。粘聚力c在固结度U<20%时,随固结度的增加而减小;固结度U>20%,总体上随固结度的增加而增大。内摩擦角φ随着固结度的增大有所增加,但规律性不很明显。     

水泥混凝土路面MHB法碎石化环境影响分析与评价

为了掌握既有水泥混凝土路面MHB法碎石化改造时对周围环境的振动特点与影响范围,采用高精度震动测试仪对水泥混凝土路面MHB法碎石化时的施工振动特点、影响范围等进行了现场施工监测。对试验段现场振动测试的振动加速度时程曲线、加速度衰减特性曲线和加速度峰值随振中距衰减曲线的变化进行了对比、分析。表明采用MHB法对旧混凝土路面碎石化施工时所产生的机械振动加速度衰减速度很快,且具有冲击和瞬态振动的特点,对以填方为主在路堤边坡和挖方路堑边坡的安全影响范围与岩土体性质密切相关。通过试验建立了填方路基和挖方边坡的水平加速度和垂直加速度与MHB法碎石化振中距间的负指数和对数关系式,确定了混凝土路面MHB法碎石化振动对填方路基下边坡和挖方路堑上边坡上建筑物影响范围和最小安全距离,分别为5.5 m和25 m。     

矿物纤维改善沥青混合料高温稳定性研究

分别采用动态模量试验、动态蠕变试验和车辙试验研究了玄武岩矿物纤维对沥青混合料的粘弹特性及高温稳定性的影响。研究结果表明,矿物纤维掺入后沥青混合料的动态模量和相位角具有相同的变化规律,且纤维的使用能提高沥青混合料的动态模量,表明玄武岩矿物纤维能明显提高沥青混合料的劲度,而60℃时沥青胶浆和沥青混合料的车辙因子增大。高温动态蠕变试验结果也表明,掺入矿物纤维后沥青混合料的流动值增大,达到流动值时循环荷载产生的应变和经历10 000次荷载作用后的应变均能得到大幅度的降低。与未掺矿物纤维相比,掺加0.4%矿物纤维后沥青混合料的动稳定度由5 869次/mm提高到7 656次/mm,同时车辙深度减小,表明矿物纤维能明显提高沥青混合料抵抗高温流动变形的能力。     

基于m法的横向受荷桩无网格伽辽金分析

基于横向受荷桩m法控制微分方程的等效积分弱形式,对桩挠度函数采用移动最小二乘近似函数进行插值,采用罚因子法施加本质边界条件,进一步研究无网格伽辽金法(EFGM)在层状地基中横向受荷桩问题中的应用。利用MATLAB语言编制出相应的无网格计算程序对单层地基横向受荷桩进行计算,算例结果与幂级数解吻合良好,同时讨论了无网格伽辽金方法中的权函数和积分方案对计算结果的影响。最后,双层地基横向受荷桩的算例表明,无网格伽辽金方法适用于分析层状地基中的横向受荷桩,其具有不需要划分单元,前后处理方便,计算精度高的优点。     

基于双安全系数的边坡稳定性分析

在边坡稳定性分析时,为了更为准确地反映c、φ各自的安全储备,考虑了双安全系数或双折减系数,对强度折减法c、φ配套折减的基本原则、c、φ配套折减的物理机制和力学机制进行了分析研究。结果表明,强度参数中的粘聚力c衰减快于内摩擦角φ,根据土体c、φ的不同衰减速度和作用机理,提出了在边坡稳定性分析中采用c的折减系数大于φ的折减系数的双折减系数法,此方法能更为准确地反映c、φ各自的安全储备。并通过实例与传统的单一折减系数法进行了比较分析,同时,用有限元强度折减法作了印证,印证结果表明,双折减系数法折减结果比较合理,而传统的同一折减系数过高地评价了边坡的稳定性。     

基于环境和荷载的水泥稳定碎石抗裂评价系数试验研究

在分析现有半刚性基层抗裂评价指标的基础上,采用劈裂模型作为半刚性基层材料收缩开裂的评价模型,同时考虑干缩应变、温缩应变及行车荷载下基层层底拉应变,提出了抗裂评价系数作为水泥稳定碎石的评价指标。对6种级配水泥稳定碎石进行了劈裂和收缩试验,并用BISAR3.0计算了给定结构基层最大层底拉应变,进而比较了最大干缩应变、劈裂应变和抗裂评价系数3个抗裂指标。研究表明,采用抗裂评价系数能正确评价水泥稳定碎石的抗裂性能。采用控制关键筛孔通过百分率理论计算所得集料级配的抗裂性能优于富勒级配理论;超载对基层层底拉应变的不利影响显著。研究结果已在沪宁高速公路扩建工程中成功应用。     

碎石层缓冲差异沉降模拟试验研究

为研究碎石层对差异沉降的缓冲性能,设计了模拟差异沉降试验箱,通过模拟试验验证了碎石层缓冲差异沉降的效果;在碎石层缓冲差异沉降机理分析的基础上,提出了二次松散系数的概念及计算公式,设计了碎石层二次松散系数测试箱,并分析了粒径大小、颗粒形状、内摩擦角与二次松散系数的关系。根据常见的沉降曲线形状推导了相应的碎石松散边界方程,并由此分析了影响碎石松散区域大小的主要因素。研究表明:碎石模拟试验箱的设计及试验是成功的;碎石层散体材料可以缓冲差异沉降主要是由于其具有二次松散的性能;二次松散系数随碎石粒径及内摩擦角增大而增大,且同粒径卵石的二次松散系数总是低于碎石;沉降最大值及二次松散系数是决定松散区域厚度的主要因素。     

桩-网复合路基变形机理的数值分析

基于桩-网复合地基桩-网-土体系作用机理的复杂性,理论研究落后于工程实践等现状,对桩-网复合路基变形机理理论进行了分析,运用有限元数值模拟的方法,对一种新型软土地基处理的路基的沉降、侧向位移、差异沉降进行了数值分析研究。结果表明:(1)在垫层与填土间加入土工格栅后,能减少路基顶面及底面的沉降,但能够更明显地减少路基顶面及底面的差异沉降和坡脚侧向位移;(2)桩间土强度的增加对于路基底面最大差异沉降的影响要比路基顶面要大,路基顶面最大差异沉降的增加大致与桩间距的增加呈正比关系;(3)路堤底面的沉降量出现谷值点是由于桩体作用所致,峰值点是由于土拱效应所致;(4)较大的土工格栅拉伸模量对于减小路基顶面沉降的效果是不明显的,合适的土工格栅拉伸模量能够减小经济投入。