基于内聚力模型的沥青混合料劈裂试验模拟

为了深入分析沥青混合料在荷载作用下的破损机理,引入了内聚力模型.使用双线性内聚力模型模拟了沥青混合料劈裂试验过程,比较并分析了数值模拟结果和试验结果,研究了劈裂试验过程中试件纵轴上的法向应力分布、损伤规律以及裂缝的形成和扩展情况,描述了劈裂试验的全过程.结果表明:双线性内聚力模型数值模拟结果和试验结果相当吻合,因而可以用来模拟沥青混合料的损伤断裂行为;劈裂试件纵轴上两端为压应力,中间为拉应力,且试件两端产生了显著的压应力集中;试件纵轴上的损伤值和损失长度随着荷载的增加而增加;纵轴中间的损伤值达到1时,试件中就会产生一定长度的宏观裂缝,而后裂缝向两端扩展,但扩展速率逐渐减小.     

基于剪切梁层间失效模型的地震分析

将剪切梁层间失效模型用于分析地震的发生。将岩体简化为由弹塑性向夹层粘结在一起的剪切梁;考虑了侧压力沿竖向的变化;将地层深部产生的反平面剪切载荷作为诱发地震的原因;分析了岩体的位移和应力分布规律,得到了层间裂纹产生及其扩展规律,建立了地震发生的条件,提出了一种预报地震的方法。     

基于内聚力模型的沥青混凝土低温断裂模拟

为模拟沥青混凝土的低温断裂行为,合理选择了内聚力本构模型;在获取了小梁试件数字图像的基础上,结合ABAQUS有限元软件建立了二维细观断裂模型,验证了模型的正确性和适用性。结果表明:本文建立的二维细观断裂模型能够很好的反映实际三点弯曲试验的能量消耗—位移响应;沥青混凝土断裂过程可分为试件损伤、裂缝产生、裂缝扩展和试件破坏等四个阶段。     

沥青路面基面层间结合状态的数值分析

为了真实反映半刚性基层沥青路面层间黏结状态,评价不同处治措施对基面层间结合状态的改进情况,建立了基于逐渐损伤理论的脱层分析数值模型,从细观角度对道路基面层间接触状态进行分析.以脱层分析模型为基础对基质沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青和精铣刨处治后的层间黏结强度进行预估,并利用JHY-A剪切仪进行层间直剪试验,对数值分析结果进行试验验证.研究结果表明：逐渐损伤的脱层分析模型能更本质地反映不同处治措施对基面层间黏结强度的影响;采用精铣刨处治半刚性基层表面可有效提高基面层间黏结强度,与传统撒布基质沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青相比,其层间黏结强度可分别提高54.3%、20.0%和12.5%.     

沥青混凝土芯样层间抗剪性能试验的研究

沥青混凝土路面各层结构间的联结状态,直接影响沥青混凝土路面是否会产生变形、推移类病害.钻孔芯样代表着沥青混凝土路面的真实状态,通过对其层间抗剪能力的评价,可以评价整个路面的层间抗剪性能.开发了适用于MTS机械的剪切模具,并确定了试验参数,可以较理想地评价圆柱形芯样的层间抗剪性能.     

基于内聚力模型的水稳碎石基层微裂技术数值模拟

为验证微裂技术能够有效地减小水泥稳定碎石早期收缩应力,对微裂后的水泥稳定碎石基层进行数值模拟。通过使用有限元软件并基于内聚力模型,对微裂后的水泥稳定碎石基层在外界环境变化时进行数值模拟分析,模拟了不同间距和不同深度裂缝布置下最大主应力的分布情况以及系统能量的变化规律,结果表明水泥稳定碎石基层的最大主应力和系统总能量随微裂缝间距的减小和深度的增加均呈减小趋势。并通过微裂技术在实际工程中的应用证明了微裂技术在减少水稳碎石基层收缩裂缝和减轻沥青路面反射裂缝中具有一定创新性和工程适用性。     

影响剪切梁层间失效模型的参数分析

用剪切梁层间失效模型来分析地震的发生并考虑关键参数的变化对模型的影响。将岩体简化为弹塑性竖向夹层粘结在一起的剪切粱，考虑了侧压力沿竖向的变化；分析了岩体的位移和应力分布规律，建立了地震发生的条件，得到了层间裂纹产生及其扩展受材料特性等参数影响的变化规律。应力分布和弹性断裂理论所得值相比没有那样的奇异性，但比弹塑性分析所得值有更高的应力集中，比较符合岩石工程的实际。     

超载和层间滑动对半刚性基层沥青路面结构损坏机理研究

对现有半刚性基层沥青路面的损坏状况进行了调查分析,得到主要原因为重载交通和基层、沥青层层间接触不佳。采用弹性层状体系,从理论上分析了超载和层间接触对路面结构响应的影响。结果表明,超载对路面结构应力、应变和位移最大值产生不利影响,而层间滑动对整个路面结构应力、应变和位移均有不利影响。半刚性基层与沥青面层和底基层两个界面在超载的作用下产生滑动,进而引起整个路面结构受力恶化导致破坏。提高面层与基层的层间粘结力和抗萌强度至关重要。     

考虑层间界面剪切损伤的复合式沥青路面力学特性

提出沥青路面层间界面剪切损伤本构关系方程、引入Goodman接触单元,模拟路面各分层之间的应力接触传递;基于ANSYS软件建立起考虑层间界面剪切损伤的沥青路面数值分析模型,对重载车辆制动荷载作用下典型复合式沥青路面结构的力学特性进行分析.研究表明,车辆轴重和层间粘结强度对层间界面损伤度、路面内水平剪应力及最大值位置、路面总沉降均有不同程度的影响;车辆超载1倍并制动时,层间界面损伤度最大值增加约50%,路面水平剪应力和沉降最大值翻1倍多;层间粘结强度减弱50%时,标准轴重车辆制动荷载下层间界面剪切损伤度翻1.5倍多,路面内水平剪应力、沉降最大值增加20%~30%.     

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.     

沥青路面层间剪应力检测仪开发与应用

沥青路面层间结合面是路面结构的薄弱环节,路面层间抗剪强度是衡量沥青路面施工质量的重要因素之一,为了检测路面层间抗剪强度,保证施工质量,设计开发了一套沥青路面层间剪应力检测仪,该检测仪采用蓄电池供电,不仅适用于实验室室内试验,还适用于施工现场的实时检测,不仅可以完成数据采集并实时显示,还可看到剪切力随时间变化的曲线,测试精度和自动化程度得以提高。主要介绍了该检测仪机械系统的结构和工作原理、控制系统的设计以及该设备的实际使用效果。     

混凝土桥面沥青铺装粘结层抗剪设计方法

介绍一种新的混凝土桥面沥青铺装粘结层抗剪设计方法.采用有限元法分析混凝土桥面铺装粘结层水平剪应力与法向正应力的分布关系.基于该关系图提出层间剪应力临界边界,分别从铺装结构参数、荷载方面分析影响层间剪应力临界边界的因素,给出了临界边界方程形式,并检验其合理性.提出荷载作用下满足层间不发生剪切破坏的基本条件为:层间剪切强度包络线与临界边界相离.最后给出了应用算例.     

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。     

机场高填方压实土的强度试验

采用原位直剪试验、室内直剪试验等测试手段,运用最小二乘法、优定斜率法等数理统计方法,对机场高填方压实土的抗剪强度特性进行了分析．试验结果表明,对于大型复杂的场区,应采用多种试验方法来综合确定强度参数;水对填土的抗剪强度影响相当大,含水率越大,强度值降低越多;高填方土体应注意高应力作用下抗剪强度的变化;压实度影响填筑体的强度高低,但压实度λc与强度指标C和Ф的定量关系有待进一步研究．     

基于离散元方法的沥青混合料虚拟三轴剪切试验三维模拟

基于离散元方法建立了沥青混合料的细观力学结构模型,并通过虚拟三轴剪切试验,模拟验证了该模型的合理性.首先,开发了基于方孔筛工作机制的粗集料生成算法,建立了不规则形状的颗粒,使得粗集料的形状控制多样化和精确化.然后,将具有实际纵向分布特征的空隙相引入到沥青混合料的细观结构模型中,取代了传统方法中空隙随机分布的处理模式.结合室内试验和虚拟试验,获取了中高温条件下的沥青砂浆接触本构模型参数.虚拟三轴剪切试验的模拟结果以及对沥青混合料抗剪强度的预测结果验证了建立的细观结构力学模型的合理性,离散元虚拟试件产生的剪切破坏和实际试件破坏形态一致,由虚拟试验得到的抗剪强度和实际结果基本吻合.     

有效剪切面积对直剪试验结果的影响分析

我国现行土工试验的国家标准和行业规程中,对于直剪试验数据的整理和分析均未考虑剪切过程中土体本身或土体与其他材料接触面上剪切面积的变化.为此,推导了剪切过程中接触面剪切位移与有效剪切面积之间的关系,分析了现行数据整理方法引起的计算误差.结果表明,现行数据整理方法低估了土体或土体与其他材料接触面上的剪切应力和抗剪强度指标;直剪试验的剪切方向应沿着试样盒的长边方向布置.     

钙质结核土及其大型直剪试验研究

淮北平原钙质结核土是一种区域性特殊土,其工程地质性质领域的研究基本处于空白状态。其力学特性研究的开展,受到钙质结核的限制,传统小型试样的室内试验制样困难,甚至根本无法开展试验。文章采取和制作了多组钙质结核土原状和重塑土样,进行了大型直接剪切试验;分析了原状钙质结核土的级配特征,获得了原状土样的强度指标,并根据重塑土样的试验研究了土体c、φ值之间的变化关系。     

设置过渡层的半刚性基层沥青路面的合理结构

针对半刚性基层在沥青路面使用过程引起的裂缝破坏,使其在高等级公路中的适用性受到质疑的问题,通过设置级配碎石和沥青碎石过渡层使半刚性基层的层位实现向下放置,实现了改善半刚性基层受力和减少裂缝的目的。采用ANSYS计算设置不同厚度的级配碎石和沥青碎石过渡层,分析路面结构在荷载作用下基层厚度变化时轮隙中心的受力情况,以考察适宜的半刚性基层层位和厚度。力学分析结果表明：采用厚度为12～15cm的级配碎石层和厚度为25～35cm的半刚性基层、或设置厚度为10～15cm的沥青碎石层和厚度为20～30cm的半刚性基层这两种结构,完全可以满足控制路面结构开裂的指标要求;能减少路面结构出现裂缝,延长沥青路面的结构寿命。     

直剪条件下钙质砂强度及颗粒破碎

钙质砂的主要成分是碳酸钙,由于其特殊成因,钙质砂具有孔隙特征。为了深入研究粒径、含水率及剪切速率对钙质砂强度及颗粒破碎特性的影响,在不同粒径、含水率和剪切速率等因素下对钙质砂进行直剪试验。试验结果表明：(1)钙质砂的抗剪强度和内摩擦角与粒径之间存在正相关的关系,小粒径(<1.0 mm)情况下,粒径和竖向压力不再是影响颗粒破碎的主要因素,大粒径(>1.0 mm)情况下,颗粒破碎程度出现剧增现象,粒间咬合和约束的存在是此现象的主要原因。(2)粒间水膜和颗粒损伤的存在,导致钙质砂的内摩擦角随着含水率的升高逐渐减小,含水率和内摩擦角之间呈指数函数关系。相对破碎随着含水率的升高先减小后增大。(3)颗粒在剪切过程中存在翻滚现象,但过大的剪切速率会使得颗粒直接从中间位置剪切,钙质砂的内摩擦角随着剪切速率的增大呈现先减小再增大的现象,相对破碎则是随着剪切速率的增大呈现先减小后增大的趋势。