基于CT技术和有限元方法的沥青混合料虚拟劈裂试验研究

为弄清劈裂荷载条件下,沥青混合料试件内部的应力分布状态,基于X-ray CT技术、数字图像处理技术和有限元方法建立二维非均质数值模型,分析通过试件中心的垂直方向与水平方向路径条件下不同位置截面的内部应力分布情况,并与均质模型内部应力进行比较.结果表明,与均质模型不同,不同位置截面的非均质模型内部应力峰值没有出现在模型中心处,而是分布在试件中部呈现多峰值状态且较好地反应各个组分的力学行为;在分析路径上,不同位置截面的非均质模型应力分布趋势相同,但应力峰值出现的位置以及应力最大值均存在差异,说明试验截面的选取对二维虚拟试验结果影响较大.     

沥青路面层间粘结性能的黏弹性有限元分析

为深入剖析半刚性基层沥青路面层间粘结性能,基于黏弹性理论,建立三维有限元模型研究不同层间接触状态下基面层之间的剪应力分布.考虑实际工程情况,引入夹层,应用层间剪力定量描述其与时间的关系,研究夹层存在薄弱粘结和夹层参数对层间粘结性能的影响.结果表明:随着层间摩擦系数的减小,层间剪应力逐渐减小,沿路宽方向的剪应力较大,层间接触不连续时,剪应力存在突变;引入虚拟夹层后,随着加载时间的增加,沿行车方向的层间剪力逐渐增大,沿路宽方向的层间剪力逐渐减小;由于夹层存在薄弱粘结,剪力向薄弱粘结周围扩展,剪力最大值也有一定幅度的增加;随着夹层抗压模量的增大,层间剪力最大值逐渐增大;层间剪力随着夹层厚度的增加而增大,且增大趋势接近线性变化.分析结果表明,沿路宽方向的层间剪应力对路面力学响应起着重要的作用,在路面设计中应对基面层间的抗剪性能给与足够的重视,需要设置粘结层来改善层间接触状态,并采取适当的方法来消除夹层薄弱粘结和优化夹层设计参数.     

沥青路面Top-Down裂缝的断裂力学分析

采用移动荷载模式,在有限元方法中利用动态模量主曲线和时间-温度位移因子来表征沥青混合料的力学性质,利用断裂力学的方法分析了温度、车速、裂缝长度和基层类型等对沥青路面Top-Down裂缝裂尖应力强度因子的影响.研究表明随着裂缝长度增加和温度降低,张开型应力强度因子(KⅠ)和剪切型应力强度因子(KⅡ)的峰值增加.行车速度对应力强度因子的作用频率有显著影响,较慢的行车速度会加速Top-Down裂缝的扩展.与采用粒料基层相比,采用半刚性基层可降低裂尖应力强度因子.随着温度升高和裂缝长度增加,KⅠ对裂缝扩展的贡献减小,而KⅡ的贡献逐渐增加.     

应力吸收防水粘结层防治反射裂缝性能的研究

为了防治旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝的产生,研发了应力吸收防水粘结层（SAWI）。该材料是一种使用高弹改性沥青、砂粒式富沥青断级配沥青混合料,具有低模量、高韧性、高粘性、防渗等特点,可以有效的吸收由于旧水泥板运动产生的应力,阻止反射应力进一步向上传递。应用APA试验结果证明其疲劳寿命是普通沥青混凝土的3.32倍;渗水系数为0,可以防止水分进入路面结构,即使面层产生了裂缝仍然可以起到防水的作用;具有很好层间结合能力, 60℃的真空毛细管粘度超过30MPa•s;具有很好的低温性能,-10℃的弯曲破坏应变是规范要求的5.36倍。该夹层结构在几条高速公路中得到了应用,防治反射裂缝效果良好。     

基于光纤光栅传感技术的沥青路面永久变形计算方法

为推广光纤光栅技术在道路工程中的应用,解决沥青路面结构内部应变和温度信息的监测及分析难题,提出基于足尺寸道路监测信息的永久变形计算方法.采用修正的Burgers黏弹性模型,建立了由多类型光纤Bragg光栅传感器组合的道路监测系统,获取了各埋设层内的最大压应变、温度以及车辆的动态加载时间等参数.实例计算表明,利用光纤光栅传感技术进行沥青路面永久变形计算是完全可行的.     

一种快速测定二灰碎石强度的方法

为解决二灰碎石按标准的方法进行强度试验时存在的因历时长而不便于指导施工的问题,文中提出了一种二灰碎石室内快速养生测强方法.该方法以负压饱水替代常压饱水,以60℃代替20℃的养生条件,通过统计拟合的方法建立快速养生方法与标准养生条件下的同批试件的强度关系,将检测时间由原来的7天缩短至10小时,形成了完整、系统的二灰碎石快速测强试验方法.在东北地区某实体工程中的应用表明,文中方法是有效的.     

沥青混凝土细观结构特性基因组研究综述

沥青混凝土材料的细观结构基因组研究是沥青路面服役性能描述及耐久性提升的关键。首先，调研现阶段主流的沥青混凝土细观结构特征的探测方法，对比分析CCD数字图像技术、X-ray CT无损检测技术以及3D激光扫描技术在沥青混凝土材料细观结构特征提取中的适用性和局限性；其次，从骨料和空隙两个方面对现阶段沥青混凝土细观结构特性的研究进行详细介绍，汇总分析材料细观结构特征的表征方法；最后，指明沥青混凝土的细观基因特性，并阐述现阶段材料细观基因组研究的不足以及研究前景。     

水-荷载耦合作用下沥青混合料性能变化分析

传统的水对沥青混合料性能影响的研究主要集中在水稳定性上,而对水作用下沥青材料的长期性能研究较少。为此,首先进行了水、温、荷载综合作用下的沥青混合料耐久性能的室内试验设计;而后采用该方法对设计的沥青混合料进行了性能评价。研究结果表明：相应的试验设计在一定程度上模拟了实际沥青路面的水、温、荷载作用状况;水、温的动态作用使得沥青材料的使用寿命发生明显衰减;重载条件下,水-荷载的耦合作用对沥青路面使用寿命的衰减作用更加明显。     

考虑孔隙水压力不利影响的沥青路面结构组合分析

为研究水对不同路面结构的影响程度,基于多孔介质理论,选取16种典型高速公路沥青路面结构组合方案,建立动载作用下饱水沥青路面有限元模型,对路面结构内部层间最大孔隙水压力进行分析,并以孔隙水压力不利影响最小化建议适用于不同地区沥青路面结构的组合方案.结果表明,方案八(OGFC-13+AC-20+ATPB-25+水泥稳定碎石+级配碎石)的路面结构孔隙水压力最小;设置ATPB路面结构层能够有效减小孔隙水压力;贫混凝土作为基层的孔隙水压力较水泥稳定碎石的小.据此建议:在我国南方多雨地区,采用方案八的结构组合方案;在我国少雨地区,采用AC型沥青混合料为表面层和二灰土为基层;在我国降雨集中、重交通且经济较发达地区,采用SMA为表面层和贫混凝土为基层;重点考虑沥青路面水损坏时,需综合不同的路面结构方案确定底基层类型.