环保型多孔路面材料设计理念与架构

针对道路交通基础设施建设和维护过程中面临的人与自然和谐、交通安全与效率、环境污染、人居条件等突出问题,分析了城市密实路面铺装材料与增加地表渗透,降低道路交通噪声,减少热岛效应,实现部分尾气分解等社会发展需求的不适应性。提出了采用多孔材料作为新一代环保型路面材料的设计理念,以改变路面仅具有单一通行功能的现状,使其兼具通行与透水、降噪、低吸热、减小汽车尾气污染等环保功能。在此基础上,分析讨论了以多孔结构为主体或基体具有透水、降噪、低吸热、减小汽车尾气污染功能的4种路面材料的设计、性能、功能和局限性,并进一步论述了环保型多孔路面材料的设计理念、研究进展与设计架构关键问题。结果表明：多孔路面材料的功能与性能协同设计方法、多孔结构的力学模型、行为理论等关键内容需要开展系统研究;其应用不仅能够拓展路面的功能,引发路面技术的变革,同时能够丰富和发展现代道路工程以及相关学科知识体系,带动现代道路工程技术进步和相关社会产业的发展。     

粉土路基坡面复合面层护坡技术的面层材料特性

针对粉土路基边坡的坡面冲刷破坏和分层滑移破坏特征,提出一种融合玄武岩纤维加筋与聚丙烯酰胺固化作用,并集植草、抗冲刷、增稳多种功效的粉土路基坡面复合面层护坡技术。根据复合面层中不同面层的防护机制,开展对应面层材料的直剪试验、淋滤质量损失试验、渗透试验和毛细水上升试验,通过讨论面层材料中玄武岩纤维加筋量、筋长、聚丙烯酰胺掺量的变化与对应面层材料剪切变形、剪切强度、质量损失比、渗透系数、入渗量的关系规律,从材料角度分析获得玄武岩纤维的相对经济掺量、筋长与聚丙烯酰胺的相对经济配比及其对应材料指标。试验结果表明：复合面层材料相对粉土强度提高80%~150%,抗冲刷性能提高约200%,抗渗性提高约3个数量级;面层材料相对经济的配合比大致为玄武岩纤维筋长12 mm、掺量0.4%,聚丙烯酰胺掺量1%;面层材料大幅改善了原粉土的强度、变形性能、抗冲刷性与抗渗性,3层复合面层材料将减少入渗、削弱侵蚀、提高强度3种功能融为一体。     

钢桥面板纵肋与横隔板连接位置疲劳损伤特征

纵肋与横隔板连接是控制钢桥面板耐久性的关键构造细节,其在轮载作用下应力传递复杂,构造设计不当极易引起疲劳裂纹。目前常规式纵肋与横隔板连接在运营过程中可能发生的疲劳裂纹形式有横隔板弧形开孔裂纹、焊缝端部横隔板裂纹、焊缝端部纵肋水平裂纹或竖向裂纹,针对常规式连接的不足,设计上进一步提出内肋式和无缝式2种构造类型。采用有限元方法,以纵肋与横隔板连接可能出现裂纹的4类细节为对象,基于应力影响面分析,讨论了车辆轮载移动对各细节局部受力的影响,研究了常规式、内肋式和无缝式3种构造类型的疲劳损伤特征。结果表明：轮载作用下4类细节的局部效应非常显著,纵向影响区域约在3道横隔板之间,横向影响区域约在2个纵肋范围;考虑轮迹横向概率分布,各细节应力幅横向折减系数在0.94~0.97范围内。常规式连接弧形开孔细节应力幅最大,主要受面内变形控制,纵肋壁板水平细节次之,表现出明显的面外弯曲特性。与常规式连接相比,内肋式连接纵肋壁板水平细节和竖向细节最大应力幅分别降低28%和29%,减缓了纵肋在焊缝端部的应力集中程度。无缝式连接可能的疲劳破坏形式减少为横隔板焊趾开裂和纵肋壁板焊趾开裂2类,分析发现这2类细节均主要处于受压状态。常规式连接疲劳寿命预估为41.2年,纵肋壁板出现水平裂纹导致疲劳破坏的可能性较大;内肋式连接疲劳寿命由横隔板弧形开孔细节控制,较常规式连接提高58%;无缝式连接疲劳寿命预估为85.3年,较常规式和内肋式连接分别提高107%和31%,且两细节寿命相近,从全寿命设计角度考虑该构造更为合理。     

基于有限元分析的透水沥青路面结构优化方案

为深入分析降雨条件下透水沥青路面排水层内部渗流状况,更充分地发挥透水材料的渗透性能优势,对透水沥青路面的结构进行了优化。采用有限元软件SEEP/W,基于非饱和渗流理论分析了排水层在降雨过程中的内部渗流状况,针对影响排水层排水效率的结构性因素,提出了透水沥青路面的结构优化方案,并对该方案进行瞬态模拟。模拟结果表明,与常规方案相比,所提出的优化方案均在不增加排水层材料用量的情况下,大幅度提高了路面排水能力。其中,2%横坡路段,不等厚上面层模型和增设排水沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了38.2%和158.8%;8%横坡路段,不等厚上面层模型和不等厚-增沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了130.8%和234.6%。研究表明,对透水沥青路面结构进行的优化有效提高了其排水性能,增强了透水路面排水层对降雨的应对能力。     

温拌SBS沥青混合料旋转压实特性

采用旋转压实仪(SGC)成型温拌SBS沥青混合料试件,根据体积参数的变化规律确定了最佳拌合温度,根据旋转压实曲线对温拌沥青混合料和热拌沥青混合料的压实特性进行了对比分析.分析结果表明:与热拌沥青混合料相比,用旋转压实法确定温拌沥青混合料成型温度降低约20℃,动稳定度提高30%,低温抗裂和抗水损害能力相差不大.在压实初期...     

沥青混凝土路面温度场有限元模拟比较

传热学理论与有限元思想的结合,使得许多商业有限元软件易于实现对沥青混凝土路面温度场分布的模拟计算.为详细说明有限元模拟路面温度场过程,以二维多层路面结构为模型,分别借助ANSYS及ABAQUS两大通用有限元软件,模拟计算两种荷载实现方式下的路面温度场.研究表明,ABAQUS较ANSYS更适合模拟计算路面温度场分布;计算结果与温度实测数据比较,认为辐射、对流独立加载方式下的ABAQUS模拟计算值更接近路面实际温度分布.     

汽车车身A面的基本曲面边界问题研究

汽车车身A级曲面的光顺需要涉及基本曲面边界的确定及曲面的延伸等诸多问题,为此,对异形曲面的构造、曲面边界形状和大小的确定及曲面延伸的影响因素等进行了分析,并给出了设计准则和方法。实例表明,依据基本曲面边界确定的基本原则光顺曲面,可提高曲面光顺的质量和效率。     

级配碎石基层沥青混凝土路面剩余寿命预测和经济性分析

对运营近两年的沥青混凝土路面实测路表弯沉,再利用现行公路沥青混凝土路面设计规范的设计弯沉计算公式计算该路面还可承受的累计标准轴载作用次数,以此预估路面的剩余寿命,从而对级配碎石基层十水泥稳定碎石底基层沥青混凝土路面进行了经济性分析.结果表明,在路面总厚度不增加较大的前提下,与原设计半刚性基层沥青混凝土路面相比,级配碎石基层沥青混凝土路面更经济.     

Sasobit温拌沥青混合料的路用性能及节能减排效果

通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和疲劳试验研究Sasobit温拌沥青混合料的路用性能;并从燃料消耗、有害气体的排放等方面来分析Sasobit温拌沥青混合料的节能减排效果.研究结果表明:Sasobit温拌沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性均好于热拌沥青混合料,低温抗裂性略差于热拌沥青混合料;Sasobit温拌沥青混合料可明显地节约能源、降低有害气体及粉尘的排放.     

沥青路面再生加热室内试验方法研究

利用路面摊铺与养护综合试验台对沥青路面进行室内热再生加热试验,研究再生路面加热过程中加热板的移动速度、沥青路面的温度变化以及加热量等因素对加热质量的影响.通过试验得出满足加热质量的最优移动速度、最佳加热距离以及合理的加热量等施工参数,为沥青路面再生加热施工提供一定的依据.