车辆荷载作用下的黄土路堤结构体系受力与变形数值分析

针对车辆动荷载作用下黄土地区公路结构体系受力与变形问题,运用有限元法对其进行了数值分析.将车辆荷载简化为车辆静载与正弦周期荷载相叠加的动态荷载,分析中考虑了道路的实际结构体系、车速以及路面平整度条件下的动轮载系数等主要因素的影响.分析结果表明:动应力在道路横向呈现"W"状分布,且在车轮两侧向外快速衰减;沿道路各结构层竖向,应力衰减相对较慢,当距路面3.4m时,最大动应力约为25kPa.路面与基层变形基本一致,且较小,其中路基及下部地基的变形占总变形90%以上.车辆移动速度为20m/s时,道路沿纵向整体最大变形量为6.0mm;超载状况下,路面的最大变形量为15.6mm,为标准轴载下的路面变形的2.5倍左右,这表明车辆超载是诱使道路产生病害的重要原因.     

横风作用下载重汽车在复杂路段运行的安全模型

为提高横风作用下载重汽车在复杂路段运行的安全性,通过风攻角0°和90°这2种不同工况下的风洞试验模拟强风作用对载重汽车运行安全的影响,建立了载重汽车气动力六分力坐标系,获得了作用于载重汽车的风作用六分力系数,利用空气动力学公式对作用于载重汽车的六分力进行了量化,对影响横风作用下复杂路段载重汽车运行安全的风险因素进行研究;在此基础上,对在横风作用下运行在弯道路段的载重汽车进行受力分析,利用Matlab仿真软件建立了载重汽车在弯道路段侧翻和侧滑的安全运行速度模型,提出了横风作用下复杂路段载重汽车的限速标准,并将限速标准应用于横风作用影响较大的弯道路段。研究结果表明:提出的限速标准减少了强横风弯道路段载重汽车交通事故的发生,为强横风地区复杂路段的限速方案提供了参考,对强风地区复杂路段载重汽车的运行安全起到了一定的保障作用。     

彩色反射式沥青路面涂层的路用性能

为提高沥青路面的高温稳定性,缓解城市热岛效应,研发了一种彩色反射式沥青路面涂层.首先确定了涂层各原材料用量及制备工艺,然后试验分析了不同颜色涂层的降温效果,最后测试了涂层对路面表面功能的影响,并提出改善措施.结果表明:当反射填料TiO_2与成膜基料的体积比为2.8%时,降温效果最优;从经济和降温效果的角度考虑,推荐红色、绿色以及黄色的填料与成膜基料的体积比分别为2.7%,2.6%和3.2%;为改善涂层的抗滑和耐磨耗性能,可在涂层中部铺撒撒布量为0.48~0.50 kg·m~(-2)的机制砂,并在涂料中加入其质量30%的轻质碳酸钙.     

青海氯盐渍土地区半埋混凝土耐久性研究

文章在现场调查的基础上,针对青海察尔汗盐湖至格尔木高速公路上使用的混凝土进行氯盐快速腐蚀试验和氯离子测试实验。试验结果表明:混凝土相对动弹性模量先上升后下降;混凝土吸附区氯离子的分布规律为先随着距表层距离的增加而增加,在0.75cm处达到最大值,之后随着距表层距离的增加而下降。结合半埋状态下混凝土各部位和周围盐渍土之间的离子交换传输机理,以及氯离子的腐蚀机理,对半埋混凝土状态下钢筋混凝土的使用寿命进行了预测。结果表明:半埋状态下混凝土和周围盐渍土之间的离子交换机理是外部"蒸发-浓缩"和毛细管吸附,内部为扩散;氯离子在半埋混凝土靠近表层处浅层区域的传输机理主要是毛细管吸入,深层区域为扩散;钢筋混凝土腐蚀的主要原因是氯离子使钢筋表面钝化膜破坏,形成腐蚀电池并产生孔蚀,随着铁锈体积增大,导致混凝土保护层开裂。最后,研究得出的青海氯盐渍土地区的半埋钢筋混凝土使用寿命和钢筋保护层厚度之间的关系与调查结果基本一致,说明了文中的寿命预测方法的合理性。     

基于DEA方法的农村公路建设后评价模型

为全面了解中国农村公路建设及后期运营状况,分析了DEA方法原理及农村公路建设特点,选取农村公路未铺装率、路网密度、乡镇通达率及农村公路养护指数为评价指标,采用DEA方法建立了以农村公路未铺装率为输入指标,以公路密度、乡镇通达率、行政村通达率为输出指标的农村公路建设后评价模型,并对中国31个省(直辖市)的农村公路建设状况进行评价分析。研究结果表明:通过对各省农村公路建设综合有效系数进行分类,上海、山东、浙江、四川、新疆、辽宁、甘肃、北京的综合有效系数为优或良,农村公路建设成绩突出;其他省份应根据各自特点有针对性的改善不足;从评价过程可以看出里程大小不足以表明农村公路的建设优劣,而应该提高农村公路的铺装率及通达程度,该模型不仅可以显示被评价单元的水平,而且以数值的形式直观地体现出落后单元的落后原因以及差距,可以有效指导农村公路的建设和管理。     

改性沥青SBS含量的红外光谱分析

为了准确检测改性沥青中SBS改性剂的含量,采用傅里叶变换红外光谱仪对基质沥青、SBS改性剂和SBS改性沥青进行透射光谱分析,根据波数966.1cm-1和698cm-1处出现的特征吸收峰,可定性判别改性沥青中SBS改性剂的存在状况,同时根据改性沥青中SBS改性剂含量与其波数966.1cm-1处的特征吸收峰的吸光度关系,建立了SBS改性剂含量与特征吸收峰处吸光度的线性回归模型,以此来定量分析改性沥青中SBS改性剂含量。研究结果表明:SBS改性剂含量检测结果与实际SBS改性剂掺量基本一致,红外光谱分析法能有效检测改性沥青中SBS改性剂的含量,从而实现对SBS改性沥青质量的监控。     

新疆高山多年冻土区路基结构适用性研究

为研究新疆高山多年冻土区路基结构适用性，对G219新藏公路沿线病害进行调查统计，在试验路段K595+070-K596+270修筑4种路基结构并埋设传感器以监测温度、水分和沉降变形，利用模糊数学综合评价法定量分析各路基结构的评价等级和适用性。结果表明：G219沿线多年冻土区公路病害以沉陷、裂缝为主，占比49.03%、27.53%;相比普通路基，热棒路基、片块石路基、通风管路基分别将填料内(地基中)冻土上限提高了4.3 m(1.9 m)、3.5 m(1.2 m)、2.8 m(0.3 m),将地下1 m处沉降值减小了33.5%、14.2%、24.1%,各路基水分场分布规律相似；热棒路基、通风管路基、片块石路基、普通路基的评价指数为0.77、0.71、0.68、0.54,结合评价集可知前三者具有保护高山多年冻土稳定性的作用，路基结构实践适用性依次递减。     

级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法

为了从本质上揭示级配碎石组成结构与力学性能的内在关系,基于2维颗粒流软件提出了级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法,并通过该方法以安康瀛湖石灰岩碎石为例研究了级配碎石的力学性能.结果表明:不同级配碎石的CBR(california bearing raio)、剪切强度和抗压强度的实测值分别为495%~692%,592~802kPa,1.29~1.54MPa;相应的模拟值分别为525%~736%,636~839kPa,1.34~1.54MPa;平均误差分别为4.50%,5.07%,5.15%.模拟结果与实测结果基本吻合,证明颗粒流数值模拟方法应用于级配碎石力学性能研究中的可行性.     

考虑温度非均匀性的沥青路面温度应力分析

为了合理评价温度对沥青路面结构的影响,考虑沥青路面温度沿深度方向的非均匀性分布和温度对沥青混凝土模量的影响,利用有限元法计算分析了不同面层初始裂缝深度和不同气温下的路面结构温度应力与应力强度因子变化情况。结果表明:面层表面开裂后,裂缝处的温度应力显著减小,面层底面的温度应力有所增大;裂缝初始深度越大,日平均温度越低,温差越大,面层底面的温度应力越大,裂缝处的应力强度因子也越大。在青藏公路沿线平均气温低、日温差大的条件下,一旦面层表面开裂,沥青路面结构将产生较大温度应力,导致裂缝快速向下扩展。     

拓宽路基下软土地基工后沉降预测

拓宽路基荷载作用下的软土地基工后沉降是导致高速公路改扩建工程相关病害的主要原因之一。为了准确掌握软土地基的固结沉降状态及工后沉降值,为差异沉降控制手段的设计和动态施工提供依据和指导,建立了考虑蠕变的软土地基沉降模型;基于高速公路改扩建工程现场沉降监测资料,运用3层BP神经网络方法反演了计算模型的计算参数,并在此基础上运用有限元软件对拓宽路基的工后沉降作出预测。研究结果表明,实测沉降值与有限元计算沉降值的曲线基本吻合。