基于MMLS3的沥青路面结构模型的尺寸研究

通过在室内试槽中铺筑并振动碾压成型路面结构模型,然后使用小型加速加载试验设备1/3行车荷载模拟系统(MMLS3)进行加载,采集结构内多点的应变并加以分析,据此判定结构模型的合理尺寸.目前主要对水泥稳定碎石基层沥青面层结构模型进行了测试.初期试验结果表明:在荷载影响区内,沥青层底的任一点上的横向拉应变远大于纵向的应变;随着荷载的移动,纵向应变发生压-拉-压的变化,横向应变始终为拉应变;根据面层底的应变分布情况,考虑到MMLS3轮载的特点,建议结构模型的纵向尺寸不少于100~120cm,横向尺寸不少于50~60cm.     

考虑轮载冲刷的水泥混凝土路面模型尺寸确定

为了掌握水泥混凝土路面接缝处基层的冲刷过程和破坏情况以及确定在MMLS3加速加载作用下冲刷试验结构试件的合理尺寸。依据圣维南原理建立双板水泥混凝土路面的有限元足尺模型,依据相似理论以板底最大拉应力为指标确定局部缩尺模型尺寸,对足尺模型和局部缩尺模型开展了相关分析和相似性分析。结果表明:所建立的局部缩尺模型可有效地模拟在行车荷载下实际路面的受力情况,两模型具有较高的相似性,从而确定局部缩尺模型的合理尺寸,其中缩尺模型平面尺寸为0.15 m×0.10 m,面层厚度为0.02 m,基层厚度为0.06 m,面层接缝宽度为3.30 mm。提出的结构模型的尺寸确定方法及研究思路可为相关加速加载试验设计提供参考。     

沥青路面结构永久变形环道试验研究

为了分析厚沥青层的柔性基层和半刚性基层沥青路面在轮载作用下各结构层永久变形发生发展的规律,通过在50～60 ℃高温下进行的室内大型足尺环道路面加速加载试验,测试了不同轮载作用次数下沥青路面各结构层的永久变形.环道试验测定结果表明:对于本试验三种沥青层厚度超过20 cm的沥青路面结构,土基对车辙的影响很小,级配碎石柔性基层和水泥稳定碎石半刚性基层对车辙的影响也很小,路面永久变形主要发生在20 cm深度范围的沥青层内.     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论,采用路面结构有限元法,探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数,包括各结构层厚度、模量和泊松比等,在不同的点位,利用BISAR程序进行力学计算和分析,提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明:在不考虑各结构层材料性能和厚度时,最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内;影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量;对于普通3层沥青层面层结构,上面层和中面层应进行剪应力验算,下面层可根据实际情况确定是否进行验算;验算时,需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。     

级配碎石基层沥青路面合理沥青层厚度

为得到适用于级配碎石基层沥青路面的合理沥青层厚度,当级配碎石基层厚度为20cm时,利用BISAR 3.0程序计算不同沥青层厚度(4~36cm)路表和面层底部应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层内不同深度剪应力,进一步根据不同结构层的应力应变疲劳极限确定不同沥青层厚度级配碎石基层沥青路面结构疲劳开裂、永久变形和车辙的病害状况,根据路面结构使用性能和耐久性实现沥青层厚度的优选。为验证薄沥青层级配碎石基层路面结构力学响应和长期使用性能,采用足尺路面加速加载试验(APT),对5cm沥青层厚度路面结构的力学响应、长期使用性能及病害特征进行验证。结果表明:当级配碎石基层厚度为20cm时,沥青层不宜过薄,沥青层厚度h15cm时易产生过大的路表永久变形和自上而下的疲劳开裂;沥青层厚度为5~18cm时,存在较大的面层层底拉应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层最大剪应力的不利受力组合;沥青层厚度h1≥34cm时,可满足长寿命沥青路面的使用要求;若条件受限时,宜保证沥青层厚度h1≥18cm;由APT试验结果可知,沥青层厚度为5cm时,沥青层层底拉应变计算结果、路面结构剪应力计算结果与试验路实际使用状况基本符合,路面结构主要病害为车辙和永久变形,疲劳开裂并不明显,但路基顶面压应力计算值偏小,该值不宜作为路面结构设计依据。     

面向货车编队的水泥混凝土路面结构拓扑优化设计及验证

货车编队的渠化交通荷载对路面结构提出了高承载力及精细化设计需求。结合拓扑优化理论，基于变密度法、拓扑梯度法与移动渐近线法，提出了面向水泥混凝土路面的结构拓扑优化算法；分析货车编队轮迹偏移特征，利用数值计算设计了面向货车编队的水泥混凝土路面拓扑优化原型结构；从力学性能角度通过室内缩尺试验探究了拓扑优化原型结构的合理性。结果表明，对于轮迹零偏移和15 cm偏移范围的两种荷载分布，拓扑优化原型结构最大疲劳应力分别为传统结构的45.0%和37.5%，同时其质量分别为传统结构的34.3%和30.5%；试验测得的拓扑优化原型结构的最大疲劳应力与理论计算值相近，且相较于传统结构，其极限承载力提升了18.3%，证明了设计方法的有效性。     

基于动力相似的塔线体系试验模型设计及分析

以动力相似理论为基础,采用量纲分析法求得塔线体系试验模型与原型的相似关系,进而确定了相似比,设计了干字塔、酒杯塔和导线地线的试验模型.建立了塔线体系试验模型和原型的有限元计算模型,并进行了静力和动力分析.通过对相关参数的比较研究,验证了试验模型与原型的互推性以及相似关系的正确性,基于该模型的试验分析结果能够反映结构原型的动力特性和规律.该试验模型的设计过程可为其他同类试验模型的相似设计提供参考.     

季冻地区干线公路沥青路面结构设计研究

根据季冻地区交通状况和气候条件等因素的调查分析,提出适宜在季冻地区干线公路使用的半刚性沥青路面3层面层结构、半刚性沥青路面2层面层结构和组合式基层沥青路面结构。利用我国路面设计程序PADS和BISAR路面计算程序对结构方案进行计算分析。计算数据表明,所提出的设计结构是安全的。     

沥青混合料复合结构层间稳定性破坏研究

为了定量描述沥青混合料复合结构的层间破坏过程,本研究基于双线性内聚力模型,建立了直接拉拔试验中圆柱形沥青混凝土的三维有限元模型,该模型采用显式准静态方法求解了收敛问题,并系统比较了准静态参数(网格、加载曲线、质量缩放和模拟拉拔速率)对计算效率和精度的影响。结果表明,当加载曲线类型为光滑线、模拟拉拔速率为试验的10倍且质量缩放为100时,模型计算结果与试验结果最为一致,在沥青混合料复合结构拉拔破坏过程中,层间界面的最大应力集中在环形区域。     

新疆荒漠区沥青面层疲劳寿命分析

针对新疆荒漠区典型沥青路面结构,采用现场原型车辆加速加载试验手段,分析新疆荒漠区不同路面结构在实际路面荷载工况下,对沥青面层疲劳寿命的影响。结果表明:现场原型车辆加速加载作用下沥青路面层底最大拉应变随着时间的增长而增大,且与时间的数学模型关系为相关性较大的对数函数关系;当超载率从0.31%~39.84%时,沥青面层底拉应变急剧增加,从而加速了沥青路面疲劳破坏进程;同时,超载越严重沥青路面结构设计对增加路面疲劳寿命的影响就越小。     

基于MMLS3设备的土工布防治反射裂缝效果研究

应用MMLS3设备对1/3比例路面结构模型进行加速加载试验,模拟车辆荷载造成的弯拉-剪切复合作用,并进行应变和裂缝扩展情况的跟踪监测,研究在面层和基层层间铺设土工布防治反射裂缝的效果.结果表明:有布组在面层初裂和裂缝贯穿时所对应的加载次数分别为无布组的3.55倍和3.25倍.初裂前,土工布由于削弱层间黏结,使面层层底总应变和弹性应变大于无布组,但可通过提高与沥青层结合后的复合断裂能延缓面层开裂;初裂后,土工布逐渐拉伸而承受更大拉伸力,协助面层抵抗弯拉和剪切作用,使得有布组总应变、弹性应变逐渐减小;贯穿后,土工布仍可保持裂缝两侧结构的联结,抑制裂缝加宽和结构错动,使得总应变和弹性应变稳定在180×10-6和9×10-6,而无布组由于裂缝继续加宽,总应变和弹性应变超过600×10-6和8×10-6并持续增长.     

几何相似体应力-应变分布相同时的载荷关系

为了保证几何相似模型与原件具有完全相同的应力-应变分布,必须对几何相似模型施加与实际构件成对应比例的各种载荷,因此需要寻求几何相似模型在应力-应变分布完全相同时各种外加载荷的比例关系。从相似理论入手,以2端固支的矩形梁下表面边线中点的应力解析表达式为基础进行推导,得出相应的理论载荷关系,并用算例在弹塑性状态下验证了所得关系的正确性。得到的结论是:对于2个几何相似构件,若几何相似系数为kl,则当外加集中载荷的载荷系数为kl、均布线载荷的载荷系数为kl、均布面载荷的载荷系数为1时,2构件的应力-应变分布完全相同。     

考虑季节变化的沥青路面设计方法

路基及沥青路面材料强度是随季节变化的，相同荷载作用下的路面结构中实际应力、应变及疲劳破坏程度不同季节是不同的．在轴载换算时需要进行季节修正．通过分析路面设计基础参数的变化，指出了现行沥青路面设计规范的不足，在理论分析的基础上，借鉴国外的设计方法，对现行规范的修改提出了建议，给出了考虑季节变化的沥青路面设计方法．     

水平荷载对沥青路面结构的影响

轮胎与路面间的接触压力具有很明显的非均布特性,不同于传统的双圆均布垂直荷载。根据轮胎胎面花纹类型,并参考接触压力的测试结果,提出车轮对路面作用的荷载简化模型。通过计算分析,得到不同水平荷载大小和荷载分布形式下路面结构内的剪应力变化情况。结果表明,水平荷载的大小对路面10cm内的影响较大。     

钢桥面铺装非均布轮载效应分析

为了对非均布轮载作用于不同钢桥面系的效应进行预估,在建立三维有限元接触分析模型的基础上,运用有限元正交数值模拟试验分析了凸形、凹形分布荷载的非均布荷载效应(非均布荷载作用下铺装层各力学指标相对于均布荷载作用下对应值的增幅),并应用逐步回归分析方法回归出非均布荷载效应的近似计算公式.分析结果表明,凸形分布产生明显正的非均布荷载效应,凹形分布产生负的非均布荷载效应;而精度分析表明回归公式具有较高的精度,可用来近似计算非均布荷载效应.     

荒漠地区耐久性沥青路面结构设计指标与路面结构力学分析

通过分析荒漠地区恶劣自然环境下的重荷载交通沥青路面使用状况,采用有限元分析,提出了采用路面性能指数PCI、路表面弯沉与路面车辙作为路面结构的设计指标;得出了荒漠地区耐久性沥青路面结构受力分布.结果表明:不同轴载作用下路表最大竖向变形与轴载近似成线性关系,随着轴载的增大,最大竖向变形逐渐增大;路表最大拉应力以轮轴线呈现对称分布;路面结构层内的剪应力随着深度增加而增大,在距路表5 cm处剪应力达到峰值.研究成果可为荒漠地区耐久性沥青路面选材与结构设计提供科学的理论支撑与技术指导.     

基于ANSYS的全电动注塑机动模板的可靠性分析

在全电动注塑机总体结构设计的基础上,运用通用CAE软件ANSYS,构建动模板的有限元模型,选用蒙特卡罗法进行可靠性分析。以动模板的厚度、压力载荷及屈服强度为随机输入变量,模拟实际结构设计参数的随机性;获得了该有限元分析模型的应力概率分布特征,得到了压力载荷、壁厚等设计参数对应力分布的敏感程度。     

基础沉降的灰色预测模型

用灰色理论建立了基础沉降变形的ＧＭ（１,１）预测模型。在建模中考虑了沉降观测时间的不等步长性以及荷载变化对沉降过程的影响。通过实例计算,证明了该法的可行性。     

Contourlet-1.3广义高斯模型纹理图像检索系统

为了提高基本轮廓波变换纹理图像检索系统的检索率,提出一种基于contourlet-1.3的纹理图像检索系统.该系统将广义高斯模型参数级联构造特征向量,采用Kullback-Leibler距离来衡量纹理图像之间的相似性.结果表明:在特征向量长度、检索时间、所需内存相同的情况下,contourlet-1.3广义高斯模型比同样架构的基本轮廓波变换检索系统具有较高的检索率.而且,在计算复杂度相当的情况下,广义高斯模型与KLD距离相结合,检索率高于能量特征和欧氏距离相结合的情况.     

宽幅高速公路沥青路面车道 结构响应差异化数值分析

为了研究宽幅高速公路渠化交通荷载对沥青路面车道结构响应的差异性,结合某改建高速公路的交通量,分别对行驶客车的轻载车道和行驶货车的重载车道的交通荷载进行累计轴次换算.通过沥青路面结构分析软件和数值模拟方法,对不同工况下的沥青路面车道结构响应进行计算和分析.结果表明:实际工况的轻载车道沥青路面的非弹性变形为重载车道的68.0%,但轻载车道与重载车道无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命近似相同;实际工况的轻载车道沥青路面的非弹性变形为设计工况的82.5%,实际工况的重载车道沥青路面的非弹性变形为设计工况的121.3%.