基于正交设计的乳化沥青冷再生下面层力学特性分析

目的研究乳化沥青冷再生材料作为沥青路面下面层的力学特性,推荐合理结构参数.方法采用正交试验设计方法,运用ABAQUS有限元分析软件对不同路面结构进行模拟分析.结果当乳化沥青冷再生材料厚度大于10 cm,模量大于800M Pa;水泥稳定碎石厚度大于40 cm,模量大于1 600 M Pa;土基模量大于70 M Pa,沥青路面路表弯沉、AC-10面层最大剪应力和层底弯拉应力、乳化沥青冷再生下面层最大剪应力和层底弯拉应力等效果较好.结论在路面结构层参数合理的情况下,乳化沥青冷再生材料可以作为沥青路面下面层使用.     

基于响应面法的沥青路面剪应力分析

针对沥青路面内部剪应力过大及抗剪强度不足易导致推移、拥包、车辙等早期病害的问题,以路面结构参数,包括各结构层厚度、模量和泊松比为影响因素,以路面最大剪应力为目标函数,采用星点设计方法建立了路面最大剪应力的二阶响应面模型,对模型进行了精度分析,并对影响路面最大剪应力的因素进行了显著性分析.研究结果表明:通过响应面法建立的二阶模型具有很高的有效性和拟合精度,可以用于路面最大剪应力的分析和预测,并可以提取影响路面最大剪应力的单因素和多因素交互作用;同时,通过响应面法分析能够同沥青路面结构的设计联系起来,更好控制沥青路面的剪切破坏.     

泡沫沥青冷再生路面结构剪应力响应分析

采用ANSYS有限元对泡沫沥青再生路面结构剪应力响应进行了分析,分析结果表明:基层模量是影响泡沫沥青再生基层路面面层和基层内最大剪应力的重要因素之一.面层剪应力随着基层模量增加而降低,相反,基层剪应力则提高,基层内最大剪应力在基层模量达到2 500MPa时几乎等同于面层内的最大剪应力.通过研究,论证了研究泡沫沥青冷再生混合料抗剪性能的必要性.     

基于ABAQUS软件薄型沥青路面力学响应分析

为了掌握薄型沥青混凝土道路在车载作用下受力特点,道路结构层参数变化对沥青混凝土路面的力学响应,采用有限元软件ABAQUS建立薄型沥青混凝土路面的结构模型,通过有限元软件分析各结构参数的变化对沥青层底拉应力、路表弯沉、面层剪应力敏感性,并且对各个因素的敏感性进行评价。结果表明,面层模量和面层厚度的增加可减小路表弯沉,从面层模量和面层厚度的改变对路面指标的改变幅度来看,基层模量改变对层底最大拉应力的影响显著,面层模量的改变对面层位置不同处最大剪应力峰值的影响也比较明显。因此在薄型沥青混凝土路面技术应用中,应该加强控制基层材料性能指标。     

软土地基路基不均匀沉降引起路面结构附加应力

以解析解表达式为基础详细分析了不同沉降量和路面结构参数对路面结构附加应力的影响。沥青面层的厚度增大 ,面层底面的附加压应力近线性减小 ,而基层底面和底基层底面附加拉应力却近线性增大 ;随着基层厚度和底基层厚度的增加 ,路面各结构层附加应力都呈线性增大。沥青面层模量和底基层模量对面层底面的附加应力影响明显 ,而基层模量影响不太明显 ;基层底面及底基层底面附加拉应力随着各层模量的增加呈线性增大 ,沥青面层模量及底基层模量对层间剪应力影响尤其明显。     

基于等效弹性半空间的旧水泥路面沥青加铺层设计简化方法

为了简化旧水泥路面沥青加铺层的设计方法,首先基于弹性层状体系理论,利用BISAR对沥青加铺层进行力学响应分析,将原路面简化等效为一个弹性半空间体,沥青加铺层视为一个柔性面层,通过计算确定了沥青加铺层最大剪应力的位置;然后从莫尔-库仑强度理论出发,揭示了沥青加铺层最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的变化规律,建立了沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的对应关系。研究结果表明,原路面结构等效前后沥青加铺层最大剪应力变化规律一致,沥青加铺层最大剪应力出现在加铺层层内,沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、原路面结构的等效模量值之间呈现较好的对数线性关系。以等效结构下沥青加铺层层内最大剪应力为设计指标,不但可以简化设计步骤和计算量,而且可以满足设计精度要求。     

冷再生混合料用乳化沥青流变性能

为了准确评价乳化沥青流变特性对冷再生混合料路用性能的影响规律,从而为乳化沥青冷再生混合料性能指标的建立提供参考。采用界面流变和动态剪切流变的手段,以乳化沥青的界面扩张模量、黏性/弹性模量、相位角、黏性和弹性的转变点等流变参数为主要特征参数,考察其随频率和温度的变化情况以及对冷再生混合料性能的影响规律,并结合乳化沥青各组分的作用机理和流变模型分析,采用描述线性黏弹性流体的理想模型(即Maxwell流体模型)进行拟合计算,建立了多项流变参数与路用性能指标的构效关系,并进行乳化沥青冷再生混合料的性能评价。试验结果表明:所考察的流变性能参数与乳化沥青及冷再生混合料的性能有很好的相关性;界面扩张模量与乳化沥青的黏度和储存稳定性呈正相关性,其值越高,乳化沥青黏度越大,储存稳定性更佳;乳化沥青黏性-弹性的转变温度以及模量与冷再生混合料的强度和水稳定性呈正相关性,其值越大,乳化沥青冷再生混合料的强度越高,水稳定性更好;与经典的Maxwell流体模型相比,乳化沥青的cole-cole图(弹性模量对黏性模量作图)和G′/G″-ω图(弹性模量G′和黏性模量G″对频率ω作图)均与理论模型偏离,属于具有非单一结构松弛时间的非线性黏弹性流体。研究结果可为乳化沥青冷再生混合料的理论研究及性能指标的建立提供参考。     

设防水层的混凝土桥桥面铺装结构剪应力计算与分析

摘要应用有限元法,对设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青铺装结构进行剪应力计算,分析了防水层的厚度、模量、泊松比、沥青混凝土铺装层厚度和模量等参数对结构层剪应力的影响,认为层间最大剪应力主要取决于面层厚度和防水层模量,相同的防水层模量通过增加面层厚度是降低层间剪应力的最有效手段。在计算与分析的基础上,给出了常用参数范围内的剪应力计算诺模图。     

乳化沥青冷再生混合料动态模量研究

材料模量作为沥青路面结构设计中表征材料特性的主要参数输入性能预测模型,用来预测路面长期使用性能。使用简单性能试验机(simple performance tester,SPT)对厂拌乳化沥青冷再生混合料进行系列温度、频率及围压下的动态模量试验。结果分析认为:(1)乳化沥青冷再生混合料变异系数与动态模量平均值密切相关,可用幂函数形式表达;(2)所有频域内,温度对动态模量影响均统计显著;(3)围压对高温域内的动态模量影响更为明显。     

乳化沥青冷再生混合料动态模量的试验研究

材料模量作为沥青路面结构设计中表征材料特性的主要参数输入性能预测模型,用来预测路面长期使用性能。使用简单性能试验机(simple performance tester,SPT)对厂拌乳化沥青冷再生混合料进行系列温度、频率及围压下的动态模量试验。结果分析认为:(1)乳化沥青冷再生混合料变异系数与动态模量平均值密切相关,可用幂函数形式表达;(2)所有频域内,温度对动态模量影响均统计显著;(3)围压对高温域内的动态模量影响更为明显。     

基于刚性夹层的水泥混凝土路面沥青加铺层设计指标

常用的以弯沉为指标的水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法难以客观反映复合式路面力学响应特征。通过计算分析发现,随着刚性夹层模量的增大,路表弯沉逐渐减小,当刚性夹层的模量增大到一定程度后,路表弯沉将不再发生变化,故弯沉指标将难以起到控制作用。因此,本研究根据力学响应分析结果,提出以加铺层剪应力作为设计指标,分析了沥青加铺层层内最大剪应力、界面最大剪应力与沥青加铺层模量、沥青加铺层厚度的相关关系,并提出了预防加铺层界面剪切破坏的技术措施。     

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。     

水性环氧树脂改性乳化沥青粘层抗剪性能的检验

针对沥青路面因层间黏结性能不足而导致路面结构出现推移、拥包等病害现象,研究环氧乳化沥青粘层在不同环氧乳化沥青洒布量、不同试验温度和不同正应力条件下的抗剪强度,运用摩尔-库伦原理得到黏结力和内摩阻角.借助Ansys有限元软件对5种代表性路面结构进行层间剪应力计算,根据计算所得层间最大剪应力和抗剪强度,对环氧乳化沥青粘层进行抗剪疲劳性能和抗剪极限性能检验.结果表明:抗剪强度随正应力的增大近似呈线性增大,且在60℃高温条件下,环氧乳化沥青粘层的最佳洒布量为0.8 kg·m~(-2);当洒布量和正应力相同时,由于黏结力的减小,抗剪强度随温度升高而逐渐减小;5种路面结构在100 k N和200 k N荷载作用下,层间最大剪应力分别小于容许剪应力和抗剪强度,沥青面层不会产生剪切疲劳破坏及高温重载作用下的极限剪切破坏.     

路面沥青层内剪应力的分析研究

通过对路面沥青层内的最大剪应力进行了分析,得出了沥青层内最大剪影的变化规律。其次对沥青各结构层参数对最大剪应力的影响进行研究,得出除沥青层厚度外的其他结构层参数对最大剪应力产生的位置没什么影响,只对最大剪应力值有一定影响,对实际工程具有指导意义。     

旧水泥路面沥青加铺层层间剪应力分析

为研究旧水泥路面沥青加铺层层间的剪应力状态,建立了层间力学模型,分析了不同层间状态、超重载、加铺层模量、加铺层厚度及应力吸收层模量对最大剪应力的影响. 发现层间完全连续、完全光滑时,最大剪应力分别为0.41MPa,0.43MPa;当轮胎压强从0.7MPa提高到1.2MPa时,层间最大剪应力增加了70%以上,达到0.7MPa;当应力吸收层模量为400MPa时,层间最大剪应力达到最小值,然后随着应力吸收层模量的增加剪应力也相应增加,当模量达到1000MPa时层间剪应力达到最大值. 结果表明,层间完全连续时剪应力较小,层间剪应力随轮胎压强的增大而增大,应力吸收层模量400MPa时应力削减效果最好.     

RBF神经网络优化灰线性回归模型预测建模

针对建筑物地基沉降的机理以及RBF(Radial Basis Function,径向基函数)神经网络能够有效描述不确定性问题和解决复杂非线性问题等特点,通过反复试验,优化设计,建立了RBF神经网络,并用该网络优化灰线性回归预测模型,建立RBF灰线性组合预测模型。通过工程实例,比较分析了单一灰色模型、灰线性回归模型、RBF优化的灰线性回归模型的预测精度。结果表明,RBF优化后的灰线性回归预测模型精度优于灰色模型、灰线性回归模型,预测中误差达到0.0014 mm。径向基神经网络优化后的灰线性模型能更好地反映建筑物沉降的总体趋势及规律。     

夹层对PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响

针对PCC-AC复合式路面层间易产生脱离和滑移的问题,分析了夹层的设置对于PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响,通过改变夹层的厚度和回弹模量来研究其变化规律,得出了夹层底剪应力的回归公式,提出了降低PCC-AC复合式路面层间剪应力的有效方法,即在不改变AC层厚度的情况下,设置适当厚度的低模量应力吸收层.     

公路隧道复合式沥青路面结构设计方法

建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型,对单轴双轮轴载作用下的隧道复合式沥青路面结构接缝处沥青混凝土层内部和界面处应力进行了分析比较,确定偏载为最不利加载位置,提炼出关键的设计指标:纵缝边缘加载位中心对应的沥青混凝土层底水平拉应力和接缝处沥青混凝土层顶面竖向剪应力.利用多元非线性回归技术对分析结果进行整理,得出了高强度基岩下的应力回归公式,并通过工程实例阐明了公路隧道复合式路面结构沥青混凝土层厚度设计计算步骤.     

沥青路面沥青层剪应力变化简化模型研究

根据层状弹性理论利用有限元软件ANSYS建立了计算多层沥青路面的有限元模型,并利用其计算多层沥青路面结构的沥青层剪应力沿深度方向的分布规律,通过计算大量结构分析总结出沥青层剪应力随着面层厚度、基层模量和基层厚度改变的变化规律;在这些规律的基础上通过修改伽马分布的密度函数的公式试算得出了沥青面层沿深度方向剪应力规律曲线的数学方程.结合此方程和本课题组研究的车辙预估方程编纂了计算剪应力分布和路面车辙预估的应用软件.     

高速公路小修保养工程量的预测模型

为了科学合理地预测高速公路小修保养工程数量,分析了影响高速公路小修保养工程量的主要因素,提出了基于Matlab的BP神经网络高速公路小修保养工程量预测方法;以沥青路面年小修保养工程量历史统计数据为样本,将路面质量等级评分值、路面使用性能指数、年均日交通量、年均日重车量、计算使用年限、年均降雨量、年平均温差、路面厚度、路面宽度确定为影响沥青路面小修保养工程量的量化指标,建立了预测沥青路面小修保养工程量的多元非线性模型;以调研路段沥青路面实际破损维修数量为样本,分别用BP神经网络模型和多元线性回归模型进行预测分析。研究结果表明：将预测结果与实际维修量数据进行比较,BP神经网络模型预测误差为5%,多元线性回归模型预测误差为14%,说明BP神经网络模型是预测高速公路沥青路面小修保养工程量的一种较为合理可行的方法。