基于拉普拉斯变换的路面一维时变温度场预测

提出了一种基于拉普拉斯变换及高斯积分法数值反演的预测多层路面结构体系的一维时变温度场解析方法.采用热传导方程建立自然环境下路面结构的一维时变温度场数学模型,应用基于最小二乘近似的内插三角函数多项式拟合一定周期内的气温和太阳辐射强度,据此确定路表边界条件;利用高斯积分公式进行拉普拉斯数值反演,可以很容易地得出一维时变路面结构温度场的解析解;通过与旧水泥路面加铺沥青层路面结构夏季和冬季实测温度场数据的对比验证,发现预测的各路面深度处温度和实测温度的最大偏差在3℃以下,表明利用文中模型预测路面结构温度场的精度非常高.     

路面结构的土基应力应变近似计算

从研究双圆荷载作用于双层路面结构时土基应力、应变入手,分析了不同轴型、不同荷位和多层结构条件下,土基不同深度的压应力、压应变的变化规律,通过引入旁侧轮系数ξ、邻轴系数ζ和荷位系数φ并归纳它们的近似回归式,建立了具有普适性和较高精度的路面结构下土基的竖向最大压应力和压应变的近似计算式.     

路面结构的动荷载效应及对反分析结果的影响

采用有限元方法分析路面结构的动、静荷载作用响应，并与弹性层状体系理论分析结果比较，表明路面结构的动、静荷载反应有明显的差别。路基不同深度处存在刚性下卧层时，考虑静荷载作用的分析结果有显著的差别，而考虑动荷载作用的分析结果差别不大。在利用动态弯沉盆数据进行路面结构模量反分析时，如忽视动荷载的影响，则反算结果误差很大，甚至不可信。如果按照动力学模型进行路面结构反分析，结果可基本不受下卧层的影响。     

双圆荷载下路面弯沉的近似计算

在分析了典型的柔性路面三层体系路面弯沉解析解和常见高等级柔性路面结构层厚度及模量范围的基础上，对常见路面结构进行了计算分析，提出了双圆荷载下最大路面弯沉的近似计算公式。该式精度良好，与层状体系理论解比较，绝大多数的误差能控制在２％以内。在许多场合下，该公式可以代替目前规范中所采用的查图法，并可在路面结构可靠度设计方法和优化设计中应用。     

多层介质中路面雷达电磁波传播数值模拟

针对高效、快速、连续、无损的路面雷达应用技术存在的问题,研究了路面雷达电磁波在多层介质中的传播规律,基于电磁波理论的基本原理,从Maxwell方程着手,建立了雷达电磁波在路面结构体系中的传播模型,该模型考虑了介质介电常数虚部的贡献,理论上更加严谨,并更接近于道路工程实际,应用该模型,模拟合成了多层路面结构体系中雷达电磁波的反射信号,将其与实测信号对比,验证了所建立模拟方法的正确性和适用性。     

路面层状结构低频介电增强特性

为减小因介电增强特性带来的路面检测误差,借助模拟路面层状结构的"双电层"模型,对路面层状结构的介电增强特性进行分析。通过Debye模型推导双电层模型介电常数计算公式,采用有限差分算法对模拟路面层状结构的双电层模型建模仿真;根据仿真结果,讨论了路面层状结构中电性参数对介电增强的影响,并基于电容器原理,设计了一款平行板电容器,在低频段对不同膜层的双电层模型进行测量。研究结果表明:双电层模拟的路面层状结构在低频段存在介电增强,其主要受界面层的电导率、厚度等参数影响;面层和基层材料的电性参数只影响路面层状结构的弛豫频率和时间,不影响介电增强;采用增大界面层电导率,限定界面层厚度的方法能减小路面检测中因界面层中各参数差异产生的介电增强,提高测量精度。     

柔性路面中层弯拉应力简式计算

在分析了三层连续体中层弯拉应力的解析解和常见路面结构层厚模量范围的基础上，建立了三层连续体系中弯拉应力显示计算，合理选用分段回归技术，成功地求得了常见路面结构弯拉应力的回归公式；精度分析表明，回归公式精度明显优于现行的查图法，与解析解相比误差也很小。     

弹性地基上复合路面的受力分析

为探讨水泥混凝土路面上覆沥青层复合结构(PCC-AC)的设计计算方法,通过建立层状弹性地基上多层复合路面的统一计算模型,采用弹性地基上的多层薄板理论,得出了分离式路面和结合式路面的求解方法.并应用该方法对圆形均布荷载作用下双层地基上的沥青-混凝土复合路面进行了分析,其混凝土板底弯沉值及应力值与ANSYS有限元分析结果及规范方法吻合较好,表明用该方法计算PCC-AC结构水泥混凝土板荷载应力具有足够精度.     

简述基层施工中水泥稳定碎石层的裂缝成因和防治办法

路面的施工建设是由多层次多结构组成的,水稳层是路面的承重结构,需要根据需要将水泥、砂石以及水按照比例进行混合,作为一个路面层和基底层的过渡结构.在路面的施工中水泥砼的路面结构在水稳性以及强度上都有着很好的性能,而碎石层也同样具有着这样的特性,所以在高等级路面进行基层修筑的时候,都会选择这类水泥稳定碎石结构作为基层施工的工艺方法,因此此种工艺得到了很好的推广使用.     

运用惰性点方法反算沥青路面结构地基模量

在水泥混凝土路面中存在的路面弯沉盆惰性点,可以用于反算水泥混凝土路面结构模量.为此论证了惰性点在沥青路面弯沉盆中的存在性,并利用惰性点方法开发出一套反算沥青路面结构地基模量的程序.首先论证典型的沥青路面3层体系可以简化为2层体系,在此2层体系中存在惰性点.然后,通过回归分析方法得出了路面结构信息与惰性点参数的相关关系.最后通过此关系,可以在实测弯沉盆中找到惰性点,并求解地基模量.     

大跨度桥梁桥面铺装温度效应仿真分析

针对环境温度变化对桥面铺装层受力的影响,提出了一些计算假定.以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,分析了温度变化对铺装层受力的影响.用整体温度变化来模拟年温差的影响,采用有限元的方法计算出温度变化引起的主梁挠度,拟合成挠度曲线,并由微元体的平衡条件导出了铺装层应力和层间剪应力的计算公式并得出相应的应力值;用局部温度变化来模拟昼夜温差的影响,采用先整体后局部的分析方法计算出铺装层内的应力.计算结果表明:在整体温度变化作用下铺装层的应力因其材料不同而异;在局部温度变化作用下铺装层内的应力受铺装层与主梁间的温差影响较大.     

沥青路面结构层弯拉应力与应变的近似计算

研究了各种条件下沥青路面结构弯拉应力和应变规律,引入曲面系数修正竖向压应力和剪应力的影响,引入面层弯曲中性轴下移量参数修正层间光滑与连续之间的差异,引入面层与基层弯矩分配系数反映面层、基层弯曲曲率不同的影响;对于模量不均匀面层,提出了弯曲刚度等效原则换算式;最后,讨论了各种条件下的沥青面层层底弯拉应变、半刚性或刚性基层层底弯拉应力的计算精度,其误差均不超过5%.     

半刚性基层沥青路面层间接触临界状态值的计算方法

为了准确地模拟实际道路结构层的层间接触状态,计算荷载下道路结构层真实的应力、应变响应,采用分形理论和层间接触理论,对半刚性基层沥青路面层间接触状态进行微观分析;在此基础上建立了路面结构的层间接触模型,根据级配分形维数值的公式计算了沥青面层、半刚性基层层间接触临界值的大小.分析结果显示:在其他条件保持恒定的情况下,当层间有效接触面积大于临界值时,微观无数大小不同的接触点将处于弹性状态,宏观上路面结构表现出弹性性质;当层间有效接触面积小于临界值时,微观无数大小不同的接触点将处于塑性状态,宏观上路面开始发生塑性损伤变形.提出了依据级配计算路面结构层间接触状态值的方法,可以纠正我国道路结构设计规范里基于线弹性层状理论,假设层间接触完全连续或完全光滑与工程实践存在明显偏差情况,从而更清晰的分析路面微观结构与宏观路用性能之间关系.     

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.     

脱空对机场水泥混凝土道面荷载应力的影响

提出了通过建立ABAQUS三维有限元模型,将计算弯沉盆与实测弯沉盆对比,得到较为精确的计算脱空参数的方法,并计算了机场水泥混凝土道面板底不同脱空程度对道面板荷载应力的影响.计算结果表明:有限元软件计算道面弯沉中,以静载代替脉冲荷载对计算结果影响很小;脱空区域基础与面层并非完全脱离,其反应模量较原值有一定折减;在严重脱空区域,道面荷载应力较未脱空时可增大80%.     

考虑非线性接触及车辆动载铺装层动力分析

为探究铺装层动力响应,采用多体动力学、超弹性理论建立车辆、橡胶轮胎以及铺装层-简支桥有限元模型。通过显式求解法计算并与相关试验对比,验证计算假定和计算方法的合理性。结果表明:所建模型具有一定适用性,可用于铺装层动力分析;非线性接触及车辆动载作用下,环氧沥青混凝土层和混凝土层拉应力明显;混凝土层最大纵向拉应力、横向拉应力、横向剪应力无路面不平度时分别为1.290、0.805、0.061 MPa, C级路面不平度时分别为2.230、2.060、0.067 MPa,分别增大72.868%、155.9%、9.836%;为保护铺装层,施工和运营期应控制路面不平度不低于A级。     

混凝土桥沥青铺装层力学计算分析

桥面铺装是桥面行车体系重要组成部分,由于桥面铺装的受力模式不同于一般的沥青路面,沿用原力学计算方法不能较准确地揭示桥面铺装的真实受力状态。文章将桥面系和沥青混凝土铺装层作为统一的力学计算体系,研究了桥面铺装体系的力学特性和分布变化规律,为桥面铺装层体系设计和选材提供理论依据,达到改善铺装层受力和延长铺装层使用寿命的目的。     

刚性道面弯沉盆重心距离法及回归模型

提出一种刚性道面弯沉盆重心距离法(MAREA)及回归模型,在系统建模和分析传统弯沉盆面积指数法(AREA)的基础上,从综合利用各个测点弯沉值信息的角度,以弯沉盆重心距离指标替代弯沉盆面积指数,推算相对刚度半径;并以实测弯沉盆误差最小为准则,计算板下地基反应模量,从理论上解决结构参数反演的多解性.在典型的刚性道面结构形式下,分析改进方法采用最佳的传感器数量以及可靠性.结果表明,改进后的方法可较大提升反演结果的可靠性,能有效处理测量误差.基于落锤式弯沉仪(FWD)实测数据的模型验证结果也表明,该改进方法相对于其他方法能减少拟合误差.采用五次多项式建立了无偏的回归模型,大大提高了反演的效率.     

沥青路面柔性基层和半刚性基层模量理论研究

针对荷载作用下,柔性基层(级配碎石)半刚性沥青路面结构下面层产生的较大拉应力,考虑了级配碎石材料的非线性特征,采用弹塑性有限元法,分析了吉林通化试验路级配碎石和半刚性基层模量对沥青下面层层底最大拉应力的影响,在此基础上建议柔性基层和半刚性基层的模量应分别在400～500MPa、1500～2000MPa．与试验路结果对比表明了计算分析结果的适用性。