基于宕渣路基的沥青路面结构力学性能研究

为研究宕渣路基对沥青路面结构层力学性能的影响,开展了不同试验条件的宕渣土石混合料循环压缩试验。基于弹性层状体系理论,选用合适的材料参数,通过ABAQUS软件建立典型的路面结构,分析了宕渣路基回弹模量(E_0)对路基顶面压应变(ε_C)、路表弯沉(Ls)、水稳基层厚度、层底拉应力(σ_t)的影响,以及E_0对超载作用下路面结构力学性能的影响。结果表明:含水率(w)对级配2的E_0的影响最小,建议采用级配2的宕渣土石混合料作为路基填筑材料,工程建议值为其平均值244 MPa。二次函数能较好地刻画w与E_0之间的关系;宕渣填筑路基可以显著提高E_0,改善路面结构的力学性能,L_s、σ_t、ε_C随着E_0的上升而逐渐下降;对数函数可以很好地刻画基层厚度与σ_t之间的关系。通过增加路基回弹模量可以适当缩减水稳基层厚度,减薄厚度的宕渣路基路面结构力学性能仍然优于普通路基沥青路面结构;通过增加路基回弹模量可以改善超载作用下路面结构的力学性能,宕渣填筑路基后L_s、σ_(t(面层))、σ_(t(底基层))、ε_C的减幅范围分别为23.31%～38.80%、4.99%～11.14%、20.70%～47.69%、32.40%～59.16%。     

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.     

基于层间接触含AR-SAMI复合路面的力学响应分析

目的通过设置库伦摩擦接触和粘聚接触建立含橡胶沥青应力吸收层(ARSAM I)复合路面的有限元模型,对其进行非线性力学响应分析.方法通过对ARSAM I进行界面拉伸实验得出材料的抗拉强度及变形,为ABAQUS道路模型的建立提供合理的参数,验证了考虑非线性接触的必要性.然后,利用非线性力学响应分析裂缝长度对应力强度因子的影响以及AR-SAMI的合理厚度、模量进行了设计.结果铺设AR-SAMI后应力强度因子下降47%,面层底部拉应力下降了17%~35%,AR-SAM I的模量和厚度建议设成600 M Pa和2.5 cm.结论铺设AR-SAM I能很好地延缓反射裂缝的发生,并且在很大程度上提升路面结构整体性能,使路面使用时间得以延长.     

橡胶沥青应力吸收层的力学性能研究

为研究橡胶沥青应力吸收层(AR-SAMI)的力学性能,应用半圆弯拉、直接拉伸、剪切、压缩试验,通过在不同试验条件下进行四种力学试验,分析温度、速率对破坏荷载的作用;抗裂试验是应用J积分理论对抗裂性能进行评价,分别通过设置不同预切缝深度的SCB试件进行半圆弯拉试验,分析断裂韧度JC随试验温度的变化。研究结果表明:SCB试件破坏荷载随加载速率上升而变大,随温度上升而下降。当试验温度比试件的脆化温度低,试件断裂韧度JC与温度呈正相关。其他三种试验所对应试件的拉伸劲度、剪切应力和抗压强度均随温度的上升而降低;此外,运用ABAQUS软件来模拟分析SCB抗裂试验,分别研究AR-SAMI不同弹性模量对其最大破坏荷载影响和材料的断裂韧度受温度影响变化规律,最后和试验相对比,以便更准确地分析AR-SAMI的抗裂性能。     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

高模量沥青混合料路用性能试验及AHP综合性能评价

目的研究高模量沥青混合料的路用性能,并建立沥青混合料在不同沥青路面气候分区的综合性能评价体系.方法采用70#、SBS以及两种高模量沥青混合料(Honeywell7686和路宝)进行试验研究,分析高模量剂对沥青混合料路用性能的影响.选取部分气候分区,基于层次分析法建立比较矩阵模型,得到各指标权重系数.结合各项性能指标评分,对不同分区下高模量沥青混合料综合性能进行客观评估.结果高模量剂能显著提高沥青混合料路用性能,进行综合评分后发现高模量沥青混合料综合性能更优.结论笔者提出的评价方法可以建立不同气候分区下沥青混合料综合性能评价体系,为不同气候分区下沥青混合料优选提供参考.     

小型预制混凝土管桩基础抗拔承载特性数值模拟

采用HS硬化土土体本构模型,通过PLAXIS 3D有限元软件,针对浙江省软土地区试验工况,建立单桩、群桩的数值计算模型,研究不同布桩参数和不同水平载荷的作用对其抗拔承载力的影响,最后结合工程实例验证了硬化土本构模型的优越性及参数选取方法的有效性.结果表明:硬化土本构模型及参数取值方法在小型桩承载特性分析方面更加全面和准确;小型桩群桩基础存在最优桩距,合理桩间距为5d左右;水平载荷在桩正常工作载荷条件下对其上拔承载力影响较小,但在加载后期会使抗拔承载能力有所降低.数值模拟所得相关结论对小型预制混凝土管桩基础的设计具有一定指导意义.     

基坑开挖对在建道路的影响及加固措施

目的 分析基坑开挖对围护结构和在建道路的影响,探究保证基坑和道路结构稳定的加固措施。方法 以杭州市某基坑与在建道路交叉施工为工程背景,进行三维有限元建模,对基坑开挖和道路振动施工全过程进行模拟。结果 在道路振动施工作用下,基坑围护结构最大水平位移为5.26 mm;基坑开挖完成后,基坑围护结构的水平变形和道路的竖向变形均较大,须采用加固措施控制围护结构和道路的变形。结论 在基坑全部卸荷后,采用斜撑和增加支撑预应力综合加固措施与未采用加固措施相比,CX20监测点的最大水平位移和道路最大沉降分别减小了28.97%和35.34%,变形控制效果显著。     

基于山岭隧道高性能喷射混凝土应用研究进展

喷射混凝土因其高效、低成本和高质量，广泛应用于山岭隧道工程中。目前喷射混凝土强度低、回弹率高且对运营期隧道耐久性影响差，已成为亟待解决的问题。针对目前喷射混凝土存在的一系列问题，对高性能喷射混凝土在山岭隧道工程中应用取得的重大进展进行综述。以喷射混凝土在山岭隧道工程应用为背景，首先从掺液体速凝剂、优化材料组分及掺纤维增强材料三个方面系统阐述提高隧道喷射混凝土力学性能实现途径；然后从抗渗性能、抗冻性能、抗碳化性能以及硫酸盐侵蚀性能四个方面系统阐述改善隧道喷射混凝土结构耐久性保障技术。最后结合当前喷射混凝土在山岭隧道建设中存在的问题和发展需要，指出山岭隧道工程喷射混凝土结构应用技术的发展方向。