互通式立体交叉设计阶段的数据交互研究与应用

为解决互通立交设计过程中不同专业之间数据流通不畅、协同设计程度低等问题,实现互通立交设计阶段的线形设计与结构计算之间的数据交互,以LISP语言作为媒介,对VB程序与互通立交EICAD设计系统程序的交互作用进行研究;通过图元非几何属性的扩展和外部数据库的建立等方式进行互通立交的EICAD线形设计软件的二次开发;最后,以彰武东互通立交项目为例验证了软件二次开发的有效性.结果表明:VB与LISP语言相结合可有效解决程序间的内嵌融合问题;VB数据交换程序能够实现线形设计软件EICAD与结构计算软件MIDAS之间的数据循环流通,解决互通立交设计阶段中不同专业间的数据交互问题;软件的二次开发在互通立交实际项目中的应用具有较好的有效性.     

考虑层间滑移的水泥混凝土路面结构力学响应分析

为快速分析水泥混凝土路面结构响应特性,将路面结构简化为Winkler地基上的双层欧拉直梁,基于Euler-Bernoulli梁理论和状态空间方法,提出了一种考虑层间界面剪切滑移效应的水泥混凝土路面结构力学响应的解析计算方法.通过与有限元数值计算的结果对比,验证了该解析计算方法的正确性,并揭示了不同路面结构长度与层间剪切刚度影响下水泥混凝土路面结构变形响应的变化规律,以及荷载大小对界面处剪切力集度的影响规律.结果表明：计算时选用不同的路面结构长度对变形响应具有显著影响,建议长度不宜小于10 m;层间界面的剪切滑移效应会显著地影响水泥混凝土路面结构的竖直位移与弯曲变形,且该影响会随着荷载的增加而愈加显著,层间界面的接触效应不容忽略;增大层间剪切刚度能够有效地减小荷载对水泥混凝土路面结构变形响应的影响.     

NOMMT/SBS复合改性沥青流变性能

为了研究纳米有机蒙脱土(NOMMT)与SBS两种改性剂对沥青流变性能的影响,采用熔融插层复合法,将改性剂与基质沥青熔融共混,制备了6种不同NOMMT、SBS改性剂掺量的NOMMT/SBS复合改性沥青.通过动态剪切流变(DSR)与弯曲梁流变(BBR)试验,分析不同的温度、NOMMT及SBS掺量和老化条件下的沥青流变性能.结果表明,SBS改性剂对基质沥青的高温稳定性和低温抗裂性具有良好的改善作用,且改善效果与SBS掺量有关;添加NOMMT不仅可有效增强SBS改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性,而且显著提高其抗老化性能.此外,在研究的NOMMT和SBS掺量范围内,添加2%NOMMT和3%SBS改性沥青老化前后的高温稳定性和低温抗裂性最好.     

考虑矿粉相互作用的沥青胶浆细观预测模型

为了更好地表征沥青基材料细观力学模型中各组分相互作用,基于Ju和Chen提出的双球形颗粒相互作用近似解答,采用径向分布相关函数Y(g)表征颗粒间相互作用,应用黏弹性对应原理和Prony级数的黏弹性参数转换,建立了考虑矿粉相互作用的沥青胶浆细观力学模型(J-C模型),应用该模型对不同矿粉体积分数下沥青胶浆的动态剪切模量主曲线进行预测,并通过试验对预测值进行了验证。结果表明,矿粉体积分数为10%~40%时,预测值与试验值较为吻合。随着矿粉体积分数的继续增加,矿粉相互作用增强,Y(g)值随之增大,与其他2种细观力学模型(M-T模型和C-L模型)的预测值比较,M-T模型的预测值偏低,C-L模型的预测值介于J-C模型Y(g)值为1/12~1/8的预测值之间,并且J-C模型的预测值可通过Y(g)值进行有效控制,以适用于不同条件下沥青胶浆及其他沥青基材料的黏弹性能预测。     

沥青路面层间粘结性能的黏弹性有限元分析

为深入剖析半刚性基层沥青路面层间粘结性能,基于黏弹性理论,建立三维有限元模型研究不同层间接触状态下基面层之间的剪应力分布.考虑实际工程情况,引入夹层,应用层间剪力定量描述其与时间的关系,研究夹层存在薄弱粘结和夹层参数对层间粘结性能的影响.结果表明:随着层间摩擦系数的减小,层间剪应力逐渐减小,沿路宽方向的剪应力较大,层间接触不连续时,剪应力存在突变;引入虚拟夹层后,随着加载时间的增加,沿行车方向的层间剪力逐渐增大,沿路宽方向的层间剪力逐渐减小;由于夹层存在薄弱粘结,剪力向薄弱粘结周围扩展,剪力最大值也有一定幅度的增加;随着夹层抗压模量的增大,层间剪力最大值逐渐增大;层间剪力随着夹层厚度的增加而增大,且增大趋势接近线性变化.分析结果表明,沿路宽方向的层间剪应力对路面力学响应起着重要的作用,在路面设计中应对基面层间的抗剪性能给与足够的重视,需要设置粘结层来改善层间接触状态,并采取适当的方法来消除夹层薄弱粘结和优化夹层设计参数.     

岩沥青复合改性沥青流变性能

为改善岩沥青改性沥青的流变性能,使其更好地应用于实际工程,分别添加不同掺量的胶粉、SBS和岩沥青,制备得到胶粉/岩沥青复合改性沥青(CR/RACMA)和SBS/岩沥青复合改性沥青(SBS/RACMA),采用针入度、软化点和黏度试验筛选改性剂掺配方案,应用频率和温度两种扫描模式下的动态剪切流变(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验分析岩沥青复合改性沥青的流变性能,利用Black曲线探讨岩沥青复合改性沥青的时温等效原理有效性及黏弹特性,并通过多应力蠕变恢复试验评价岩沥青复合改性沥青的抗永久变形能力.结果表明,CR/RACMA较SBS/RACMA具有更好的高温性能和温度敏感性;CR/RACMA较SBS/RACMA具有更优的PG分级,其中添加18%胶粉和5%岩沥青的CR/RACMA的PG分级最优;SBS/RACMA具有更加明显的时温依赖性,而CR/RACMA不适用于时温等效原理;CR/RACMA较SBS/RACMA具有更高的弹性成分和更小的不可恢复应变,其中添加18%胶粉和5%岩沥青和添加14%胶粉和12%岩沥青的复合改性沥青表现出相近的抗永久变形能力.综合流变性能试验分析得到18%胶粉和5%岩沥青是岩沥青复合改性沥青的合理掺配.     

单周期荷载作用下纤维沥青路面的动态响应

为了研究动荷载作用下纤维沥青路面的响应,基于弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同的荷载作用时间、路面体阻尼比、土基模量和加载方式对不同纤维沥青路面结构的路表最大弯沉的影响规律.对于不同纤维沥青路面结构:不同荷载作用时间下,路面的动静态弯沉差值基本接近;随着路面体阻尼比的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率和到达最大动弯沉对应的时间基本接近;随着土基模量的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率基本接近;半矩形波荷载比半正弦荷载作用下的路面动态弯沉大,而弯沉差值基本接近.分析表明,在单周期动荷载作用下,纤维的加入提高了路面的整体抗变形能力,但对路面的动态弯沉影响规律基本相同.     

基于CT技术和有限元方法的沥青混合料虚拟劈裂试验研究

为弄清劈裂荷载条件下,沥青混合料试件内部的应力分布状态,基于X-ray CT技术、数字图像处理技术和有限元方法建立二维非均质数值模型,分析通过试件中心的垂直方向与水平方向路径条件下不同位置截面的内部应力分布情况,并与均质模型内部应力进行比较.结果表明,与均质模型不同,不同位置截面的非均质模型内部应力峰值没有出现在模型中心处,而是分布在试件中部呈现多峰值状态且较好地反应各个组分的力学行为;在分析路径上,不同位置截面的非均质模型应力分布趋势相同,但应力峰值出现的位置以及应力最大值均存在差异,说明试验截面的选取对二维虚拟试验结果影响较大.     

现役中承式悬吊桥面系拱桥静动力响应

针对一座现役的三跨(65m+85m+65m)中承式悬吊桥面系拱桥进行静动载试验和数值分析,实测该桥拱肋、桥面、横梁、吊杆在静力荷载下的挠度、应变,分析校验系数,并测试冲击系数、吊杆张力,分析了自振特性.结果表明,静力荷载下,该桥某拱脚处抵御负弯矩刚度较差,而其他各构件的强度及刚度均满足规范要求;动载下吊杆张力测试值与计算值误差在15%以内,强度满足规范要求;实测该桥冲击系数较大,且自振特性分析表明主跨和边跨的竖弯自振频率与扭转自振频率较为接近,边跨可能存在车桥共振;车桥耦合振动特性较差,吊杆尤其是短吊杆的疲劳受力较为不利.