整车多轮动载作用下沥青路面动力响应

车辆荷载作用下沥青路面各结构层受力复杂,现行公路沥青路面设计规范未能考虑车辆振动特性和橡胶轮胎非线性。为研究整车多轮动载作用下沥青路面动力响应,基于车辆动力学、橡胶材料超弹性及沥青路面黏弹性理论,构建整车-橡胶轮胎-沥青路面三维有限元模型,与实际车-路现场测量比较验证本模型的可靠性,对比分析无路面不平度与B级路面不平度激励下,路面各结构层动力响应。结果表明：通过与实际车-路测量结果比较,沥青层底部纵向最大剪应变与实测值误差为5.889%,表明该车-路动力学模型可靠、合理;B级路面不平度激励下,后轴左单轮接地法向力为0~86.526 kN,车体法向振动加速度为-0.451~0.372 m·s^-2,后轴左悬架弹力为60.376~68.42 kN;与无路面不平度相比,后轴左单轮最大接地法向力、车体最大法向加速度、后轴左悬架最大弹力分别增加113%、402.7%、7.4%;与无路面不平度相比,沥青路面上、中、下面层纵向最大压应力分别增加18.91%、12.4%、21.1%,纵向最大拉应力分别增加3.94%、6.25%、33.3%;横向最大压应力分别增加10.43%、8.47%、9.19%,横向最大拉应力分别增加12.19%、13.08%、33.33%,且压应力数值远大于拉应力;竖向最大压应力分别增加19.1%、19.35%、20.07%,竖向最大拉应力分别增加26.93%、7.38%、6.2%,且前轮压应力大于中、后轮压应力。以上数据说明路面不平度对结构层响应影响较大,车辆振动特性及橡胶轮胎与路面非线性接触不容忽略。     

废食用油预脱硫胶粉改性沥青组分与黏弹性研究（双语出版）

为研究废食用油预脱硫胶粉（WRO）对沥青组分及黏弹性的影响,在不同掺量、加工温度和加工时间下分别制备了15组废食用油预脱硫胶粉改性沥青（WROMA）。基于四组分试验、DSR时间扫描试验、多应力蠕变回复试验分析了沥青组分及黏弹性变化的规律。结果表明：在组分方面,WRO中的橡胶烃主要补充沥青质,油分大部分补充饱和分,少部分补充芳香分;加工工艺与改性沥青中饱和分和胶质的含量线性相关性较弱,与芳香分及沥青质的含量线性相关性很强,且芳香分与沥青质含量主要受WRO掺量影响。在黏弹性方面,WRO掺量增加,改性沥青高温黏性降低,弹性增加。为保证改性沥青获得足够的高温弹性,WRO最佳掺量为30%,加工温度为160℃、加工时间为2 h。综合组分与黏弹性的分析结果可知：芳香分是影响WROMA高温黏性的主导因素,其含量越高沥青黏性越明显;沥青质和WRO中的橡胶烃是影响WROMA高温弹性的主导因素,两者含量越高,改性沥青弹性越明显。     

基于Bodner-Partom模型的水泥乳化沥青混合料黏弹塑压实特性

为揭示水泥乳化沥青混合料压实过程中的黏弹塑性变形特性及其变形机理,结合现场路面压路机的施工工艺参数,采用万能试验机压缩试验模拟该混合料的压实过程。针对试验循环荷载力学响应曲线变形特征,引入有效平均应力构建混合料压实变形的Bodner-Partom本构模型。通过对应变-时间的非线性拟合识别出该混合料的B-P模型参数值,进而揭示压实过程中混合料的黏弹塑性动态流变特性及变形机理。试验结果表明：压缩试验可充分反映混合料压实过程中的力学响应变形特性;随着循环荷载次数的增加,混合料塑性和黏塑性变形减小而弹性和黏弹性变形增大。据混合料复压阶段的黏塑性变形规律导出试样空隙率的计算式,进而获得有效平均应力随试样空隙率的变化规律。B-P本构模型分析结果表明：黏性参数η随荷载作用次数的增加而逐渐增大,说明混合料在压实过程中黏性增强;应变率敏感系数n₁基本保持不变,表明压实过程中混合料温度相对稳定;参数值Z,D₀随荷载作用次数的增加分别呈递增、递减的规律,前者显示随着混合料被进一步压实其非弹性变形抵抗力增大,进而导致塑性和黏塑性应变逐渐减小,后者显示塑性应变率减小,表明单次循环荷载下塑性变形占总变形量的比例逐渐减小。B-P模型参数值可准确表征水泥乳化沥青混合料与时间和荷载相关的黏弹塑性流变特性,重构后的B-P本构模型可有效揭示混合料压实过程中的黏弹塑性变形机理,可为深入研究其压实流变性能和路面压实工艺奠定基础。     

基于Hewlett方法的桩网复合地基土拱效应优化算法

桩网复合地基填土性质与土拱效应发挥程度直接相关,而传统土拱模型并不能有效反映填土黏聚力对桩土应力计算结果的影响。在Hewlett极限状态空间土拱效应分析基础上,采用填土综合内摩擦角指标完成空间土拱拱顶及拱脚位置处单元土体应力极限状态分析,考虑桩间土应力非均匀分布与被动土压力发挥程度的影响,得到桩网复合地基桩体荷载分担比解析表达式。研究结果表明:填土黏聚力显著提高路基填土土拱效应,复合地基设计应考虑填土黏聚力的有利影响;桩间土应力并非均匀分布,通过非均匀分布系数折减后,可有效提高弹性工作状态的桩体荷载分担计算结果;考虑被动土压力发挥程度的计算结果并不合理,应分别由桩顶和拱脚土体应力极限状态确定对应的桩体荷载分担比,取较小值为最终桩体荷载分担比结果。     

刚构连续梁体系铁路矮塔斜拉桥的减震研究

以新型刚构连续梁体系铁路矮塔斜拉桥为实际工程背景,研究黏滞液体阻尼器对结构纵向抗震性能的影响。采用非线性时程反应分析方法,从结构的减震效果及便于阻尼器的局部连接构造设计角度出发,对非线性黏滞液体阻尼器的阻尼系数和阻尼指数进行参数敏感性分析,并探讨地震动加速度峰值及频谱特性对减震效果的影响。结果表明:合理选择黏滞阻尼器的力学参数,刚构连续梁体系铁路矮塔斜拉桥具有显著的减震效果,但减震效果受地震动的频谱特性影响较为敏感。     

软土参数反分析方法及其在沉降预测中的应用

沉降预测与控制是当前客运专线设计、施工组织的关键技术,为保证沉降预测的准确程度,必须合理选取计算参数。采用黏弹塑(西原)模型模拟土骨架,并结合软土变形的大位移、大应变及渗透固结的特点,建立模拟施工过程的软土路基双重非线性固结分析有限元模型。以实测信息与计算信息的相对残差平方和最小为目标,引入考虑测点观测精度的加权值,建立根据多种测试信息进行参数反分析的目标函数,并采用Monte-Carlo法和可变容差法相结合的优化技术,对目标函数进行约束优化,较好地解决了可变容差法易于陷入局部最优解的难题。通过参数分组、初步试算、综合调整等步骤,建立了分阶段多层次动态施工反分析方法,从而使反分析所得计算参数具有明确的物理意义。实际工程应用表明,参数反分析方法本构关系清楚、物理意义明确,所得计算参数能较好地反映现场的实际情况,可准确预测沉降。     

含砂量对黏-砂混合土力学特性影响的试验研究及工程应用*

广东省汕尾市龟龄岛码头工程采用黏-砂混合土地基。不同含砂量不排水剪切试验结果表明：1）随着含砂量增加,分形维数加速递减;2）抗剪强度特性逐渐由硬化型过渡为软化型;3）分形维数2.709 3（含砂量50%）为黏-砂混合土力学性能明显变化的界限值,两侧力学特性表现出较大差异;4）内摩擦角增大、黏聚力减少。结合经验公式的地基承载力、实际取材等因素确定含砂量为30%～40%,并选取12个监测点进行复核。     

大跨斜拉桥黏滞阻尼器减震效果分析

以一座主跨360 m的双塔斜拉桥为例,采用有限元分析软件建立全桥三维离散有限元模型,在地震作用下,比较了全桥设置黏滞阻尼器和不设置阻尼器两种情况下的纵向梁体位移与桥塔受力状况。计算分析结果表明:通过设置纵向黏滞阻尼器,可大幅降低桥塔底部纵向弯矩,同时地震作用下的梁体纵向位移也大幅度降低,黏滞阻尼器对斜拉桥桥塔抗震性能提升明显,建议在每个桥塔上设置黏滞阻尼器以提高结构的抗震性能。     

基于三点弯曲试验的高黏沥青砂应力吸收层的裂缝扩展过程研究

为了研究带3种贯通裂缝的水泥混凝土加铺高黏沥青砂应力吸收层和没有应力吸收层两种结构的反射裂缝的扩展路径与断裂机理,对带3种裂缝的两种结构试件分别进行三点弯曲室内试验。并以扩展有限元方法(XFEM)为基本方法,建立有限元模型对有应力吸收层的加铺层的裂缝扩展过程进行模拟。把扩展有限元模拟结果与室内试验结果进行比较并分析了反射裂缝的力学响应、扩展机理和断裂过程。结果表明:数值计算与试验的结果在断裂形态上相近,两者数据的相关性较高。高黏沥青砂应力吸收层能降低加铺层底部的应力集中,减缓加铺层下部裂缝扩展的速率,达到防治反射裂缝的目的。     

ECA-10型沥青混合料动态性能研究

为了确定ECA-10型沥青混合料的动态性能,采用简单性能试验仪进行动态模量试验和动态蠕变试验,运用时温等效原理和修正Burgers模型分别构建了ECA-10型沥青混合料的动态模量主曲线和黏弹性力学模型。研究结果表明:相同温度和加载频率下,ECA-10型沥青混合料动态模量普遍较高,抗变形能力较强;依据Sigmoidal函数方程,建立了参考温度为20℃时ECA-10型沥青混合料的动态模量主曲线,线簇光滑连续,具有较高的拟合度。在相同荷载作用次数下,ECA-10型沥青混合料随着温度或偏应力的增大,其动态蠕变逐渐增大。建立了重复荷载作用下ECA-10型沥青混合料黏弹性力学模型,相关性系数在0.98以上,其拟合结果与实测结果吻合较好。