基于衰变-Markov模型的沥青路面性能预测研究

为解决在路面使用性能各项指标的预测过程中,预测值与实测值间误差波动较大这一问题,采取同济大学孙立军教授提出的标准衰变方程作为预测模型的基础,充分调查浙江省S101省道嘉兴段现有路况,根据收集的公路路面结构、厚度和交通量轴载数据等资料,对其沥青路面性能变化进行预测,即对路面损坏状况指数PCI和行驶质量指数RQI这两个在路面使用性能指数PQI中占较大权重的指标进行预测,继而采用Markov模型对其预测结果进行修正,建立与养护策略相对应的Markov转移矩阵而得到衰变-Markov预测模型,为之后能准确掌握沥青路面使用性能变化趋势并得到合理的养护决策提供可靠依据.     

基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法

提出了基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法。采用分布式光纤感知路面振动,建立光纤信号与路面振动位移映射关系及车辆轴载反演解析模型。利用足尺试验对所提车辆轴载反演解析模型进行拟合优度验证,并通过自然车辆称重试验验证所提车辆轴载感知算法有效性。结果表明：车辆轴载感知系统对单轴最大估计误差为0.98%,对车辆总重预估精度达到0.34%,且系统精度受车辆速度影响小,符合国家对于单轴2%、总重5%的精度标准。     

环境因素对路面使用性能的影响

路面在使用过程中，承受着行车荷载和环境因素的双重作用，即使是相同的路面结构，其损坏速度也会因所处的环境不同而不同．而环境因素对路面性能影响的隐蔽性，加上与荷载因素交织在一起，为研究环境因素的影响造成了很大的困难．文中以已提出的路面使用性能标准衰变方程为基础，通过不同地区路面使用性能方程的对比，定量分析了环境因素的作用，建立了温度、温度与路面性能的关系式．就分析的５个省市而言，因环境因素的不同而造成的路面寿命差异达２５％，路面的早期损坏现象也相差很多。     

考虑摩擦系数的沥青路面动态轴载换算

为研究复杂工况下的动态轴载换算,分析了车辆移动荷载作用下沥青路面的动力响应,对数值计算的有效性和车辆行驶特性的影响进行了研究,并提出了动态轴载换算公式.基于二维Lamb问题验证了数值计算的有效性,并建立刚性基层沥青路面的三维动力学数值模型,分析不同车速、路面摩擦系数和轴载等因素的影响.当荷载匀速移动时,轴载和路面摩擦系数对路面动力响应的影响明显,考虑摩擦系数的动态轴载换算指数明显大于静态荷载.结合车辆和路面多种影响因素的三维有限元计算模型更符合沥青路面结构的实际受力状态,动态轴载换算公式可用来改进当前的规范设计.     

超限运输调查及实行计重收费的可行性初探

选择广东省有代表性的几条公路进行交通量及交通组成调查,利用便携武轮重仪进行现场轴重测试,得到车辆的轴载谱、车辆总重及超载的可靠数据,掌握广东公路运输的超限、超载现象,提出以计重收费与行政手段相结合的办法,能有效治理超限运输.     

基于性能的沥青路面全寿命设计方法--重交通沥青路设计方法之二

鉴于传统的路面结构设计不能很好地控制路面损坏状况 ,故对先前建立的路面结构行为方程进行了验证 ,分析了不同沥青材料对路面长期使用性能的影响 ,建立了旧路面的结构状况对罩面路面结构的影响关系 ,在此基础上对路面结构的全寿命使用性能进行了分析 .根据所建立的全寿命路面结构行为方程 ,提出了一套基于路面使用性能的新的路面设计方法 ,并试图根据路面在整个分析期内的使用性能来设计路面的结构组合 ,给出最优的、唯一的路面结构厚度组合 .为了保证按上述方法设计的路面结构具有期望的寿命 ,最后给出了路面材料选择的原则性建议     

重载作用下路面结构不均匀破坏特性

为了研究路面结构中同一层面强度不均对路面的影响,进行了车辆的轴重及其轮胎接地面积和压力的研究,基于实际轴载的作用形式,应用弹性层状体系理论建立路面结构的有限元模型.分析了重载作用下,公路沥青路面路面结构的力学响应.分析结果表明,在路面结构同层材质不均的情况下,沥青路面损坏的主要原因是轴载对路面结构作用产生过大的不均匀沉降使路面一次性加载在路面产生水平方向的拉应力导致拉张破坏.     

水泥混凝土路面加铺沥青改造技术控制

随着国民经济的飞速发展,道路交通量日益增大,车辆轴载日益重型化,使道路路面面临严峻的考验,部分早期修建的水泥混凝土路面破损严重,结构承载能力不足、行车舒适性差、难以提高车速。近年来在很多城市道路改造中采用水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土,以改善其使用性能,俗称“白加黑工程”。     

聚酯纤维在沥青混合料中的应用

当前公路交通向着交通密度大、轴载重、渠化交通的方向发展，对道路的使用性能提出更高的要求，沥青混凝土路面作为主要的路面结构形式，要提高其路面使用性能，提高沥青混合料性能是关键，而掺加聚酯纤维是目前工程界较为关注的提高沥青混合料性能的技术措施之一。     

实测重型货车轮载作用下沥青路面力学响应

利用自己实测的轮胎接地压力分布，分析了重型货车不同轮胎，在不同胎压和不同负荷作用下，沥青路面结构层的力学响应．分析发现，相同型号不同花纹的轮胎，对路面结构的力学影响并不相同；不仅车辆负荷超载时对路面结构有不利的影响，当轮胎胎压超过容许范围时，即使负荷不超过额定轴载，对路面结构的不利影响也十分显著．     

水泥混凝土路面实测FWD数据与表观路况关系探讨

采用落锤式弯沉仪（FWO）实验数据评价旧水泥混凝土路面的主要范围包括：接缝传荷能力、板底脱空判别、路基强度、混凝土板体刚度、路基路面强度的均匀性等。目前,研究者建立了许多采用FWD数据的评价模型,但实用性欠佳,主要问题在于缺乏基础性的现场实测数据,因而模型的可靠性较差。文中基于某国道水泥混凝土路面的FWD实测数据及大量路况表观调查照片,分析FWD实测参数与旧水泥混凝土路面状况调查实录及测试数据间的某些相关性,探索旧水泥混凝土板的接缝传荷能力、弯曲刚度、综合承载能力等定性或定量的判别方法,提出利用FWD加载中心弯沉值总水平评价旧水泥混凝土路面综合承载能力的设想。     

某八车道高速公路车流特性及荷载效应

以某高速公路扩建前后的实测车辆荷载数据为基础,对不同车道车流的分布及荷载组成进行了统计,归纳车流及荷载的空间分布规律,并据此探讨沥青路面及桥梁结构对车流横向差异的敏感性.结果表明,车辆的车道选择差异显著,70%以上的二轴车倾向于在内侧两个车道行驶,90%以上的多轴车选择在外侧两个车道行驶;内侧车道交通分布密集,但是车辆荷载水平较低,外侧车道车辆荷载水平远在内侧车道之上;车辆荷载下十年内超车道路面仍然满足使用性能要求,而其余各车道路面损坏程度很大,必须进行维护;单向四车道桥梁行车道2上车辆荷载弯矩效应极值远大于其他车道,在不同加载长度下,各车道实测效应极值基本大于规范值,说明目前规范车辆荷载模型已无法满足实际的结构设计评估要求,建议修正.     

镐头机拆除工况下机场水泥道面的力学行为

以ABAQUS作为分析平台,建立了考虑接缝传荷以及层间接触效应的双板有限元分析模型,可用于模拟镐头机拆除工况下水泥道面的力学行为.针对机场典型拆除工艺参数及道面结构参数,系统分析了镐头机拆除工况下拆除板和周边保留板的变形、拉应力以及层间剪应力的分布特征,揭示了镐头机拆除工况下周边保留板发生破坏的力学机理.分析了面层厚度、接缝传荷能力等参数对拆除时道面力学响应的影响规律,提出了镐头机拆除施工应注意的问题.     

考虑层间接触状态的沥青路面力学性能分析

为了研究不同层间接触状态的沥青路面力学性能,借助ABAQUS构建路面三维有限元模型分析了路面温度场下不同的层间接触状态对路面力学性能的影响,并建立了考虑层间接触状态的疲劳性能预估模型。研究表明：当深度路面在0.68 m以上,路面温度与深度呈三次多项式关系、路面深度在0.1 m以上时,路面温度与外界环境气温呈二次多项式关系;层间接触状态对沥青路面拉应力影响最大,剪应力次之,对竖向变形影响最小,低速、重载的车辆能使路面最大拉应力、最大剪应力、最大竖向位移分别增大90.0%、70.0%、63.2%;与完全连续状态相比,随着层间接触状态的劣化,沥青路面的疲劳寿命最大降低了75.6%。可见为延长路面的使用寿命,施工时应连续铺装压实,严格控制层间黏结质量。     

沥青路面结构在非均布荷载作用下的三维有限元分析

轮胎与路面的接地形状更接近于矩形 ,且对路面的作用力也呈现出非均匀分布。采用三维有限元分析工具 ,分析了不同的沥青路面结构在不同车型及其不同荷载量、不同作用力分布形式下的力学响应分析。结果表明 :荷载的非均布特性对沥青路面结构的力学影响 ,要远大于均匀分布 ;从受剪特性来看 ,轻型货车对路面结构的影响 ,特别是当其超载时 ,是不容忽视的 ;路面结构的弯沉值并不能反映出路面结构的抗剪能力 ,相反 ,当路表弯沉越小 ,表现出路面整体强度越强时 ,其面层所承受的最大剪应力可能更大。     

MHB碎石化动力响应及其对邻近建筑和居民的振动影响

MHB碎石化技术广泛应用于改建工程中旧水泥混凝土路面破碎,但冲击破碎过程中对邻近建筑和居民的振动影响问题亟待解决.基于弹性理论和波动理论对冲击荷载下路面板的物理参数衰减规律进行推导分析;依托山东S245省道旧水泥混凝土路面改建工程现场振动监测试验,并结合ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模拟对不同影响因素下路面板的三向动力响应进行研究,探寻碎石化邻近建筑物水平安全距离和影响居民舒适度的临界距离.结果表明:MHB碎石化施工振动属于冲击型振源,振动以负幂指数形式衰减,且计算、实测和数值模拟结果曲线衰减趋势一致;随着冲程的增大,碎石化动力荷载峰值出现时间不断提前;振动速度峰值1cm/s可作为判断邻近建筑安全与否的控制指标;当重锤下落高度分别为0.8m、1.0m、1.2m时,临近建筑物水平安全距离分别为14m、18m、20m,影响居民舒适度的临界距离分别为24m、29m、和31m.     

港口道路堆场水泥混凝土铺面荷载应力计算

针对港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构的荷载应力计算问题,将其上作用的流动机械荷载、集装箱荷载简化为单轮(单箱脚)荷载、单轴(单列箱)荷载和多轴(多列箱)荷载等图式,采用不等平面尺寸双层板力学模型,提出了港口道路、堆场水泥混凝土铺面面板和基层荷载应力计算的一般式,分析了旁侧轮、旁侧轴、单列及多列箱、板平面尺寸、基层超宽以及接缝传荷等因素对面板和基层荷载应力的影响规律,比较了有限元结果和公式荷载应力的一致性和精度,结果可用于港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构荷载应力估算.     

山区高速公路沥青路面的抗车辙能力

针对山区高速公路陡坡多、车辙严重的问题，分析了超载（包括轮压与汽车轴载等）对山区高速公路路面沥青混合料的影响以及长大纵坡对沥青路面抗车辙能力的影响。认为山区高速公路产生车辙的主要原因是长大纵坡导致了车辆低速行驶，车辆低速行驶对沥青混合料动稳定度的影响超过夏季高温和超载的影响。研究结果表明，减小坡度和控制坡长是提高路面抗车辙能力的有效方法。     

柔性路面粒料层的永久变形计算

基于重复动三轴试验结果,运用Kenlayer程序计算和1stopt统计分析软件进行非线性回归拟合,建立了一种在车辆重复轴载作用下的柔性路面粒料层永久变形量计算方法,并引入现场修正系数对室内永久变形量预估模型进行修正.结果表明,柔性路面粒料层的永久变形量可通过所提出的回归方程直接计算,并可将其用于中国沥青路面车辙预估.     

聚合物水泥混凝土的路用性能

聚合物水泥混凝土复合式路面是一种新型的路面结构形式。通过室内试验,研究了聚合物水泥混凝土(PCC)的力学性能、收缩性能以及抗渗、耐磨等性能,并与普通水泥混凝土进行性价比对比,评价了复合式路面的经济性。研究结果表明,随着聚合物掺量的增加,PCC在抗折强度提高的同时刚度降低,断裂性能上升,耐疲劳与抗冲击等动力学性能均有明显改善,抗渗、耐磨、抗腐蚀等性能也有大幅度提高。理论计算表明,PCC复合式路面的寿命明显高于普通水泥路面。