沥青路面粘弹性疲劳损伤分析

沥青混合料是一种粘弹性材料,而目前的沥青路面疲劳损伤分析方法大都采用传统的线弹性疲劳方程,无法反映环境温度、加载历史的影响.在分析作者提出的能够反映温度、行车速度和轴载影响的沥青混合料粘弹性疲劳损伤演化模型的基础上,提出了沥青混合料粘弹性疲劳损伤演化模型参数的试验方法和沥青路面粘弹性疲劳损伤分析简化方法,运用该方法分析了沥青路面在重复汽车荷载作用下疲劳损伤的演化进程,结果表明该粘弹性疲劳损伤演化模型是可以用来分析沥青路面疲劳寿命的.图2,表2,参10.     

移动最小二乘形函数插值精度

移动最小二乘近似作为无网格法中广泛采用的形函数构造方法,其插值精度直接决定数值分析的质量.移动最小二乘形函数的性质通过编写的程序进行计算验证和讨论,重点分析了形函数插值精度对各影响因素的敏感性,并对已知函数的表面拟合进行检验,给出了合理的参数取值与选择范围.研究结果表明,权函数形状、支持域尺度、基函数形式和插值点密度等,对移动最小二乘形函数的插值稳定性和插值精度均有重要影响.     

旧水泥混凝土路面搭板罩面的应力

采用沥青罩面处理旧水泥混凝土路面时,沥青罩面层底对应旧路接裂缝的位置会因为应力集中而开裂.提出将旧板接裂缝顶部拓宽再采用水泥混凝土搭板来处理接裂缝,然后进行沥青罩面的方法,称为搭板罩面法.采用二维有限元方法分析了搭板罩面法处理旧水泥混凝土路面的影响因素,这些因素包括搭板厚度、搭板宽度、搭板强度以及搭板与旧水泥混凝土接头部位结合强弱.计算结果表明,接头顶端和裂缝顶端的应力随着搭板厚度的减小、搭板宽度的减小以及搭板的强度的减小而减小,而随着搭板与旧水泥混凝土板之间的接头处的结合由弱变强,接头顶端和裂缝顶端应力的变化趋势却相反.分析表明搭板设计需要综合考虑多方面的因素.     

不同模量理论广义弹性定律的深入研究

传统不同模量理论中基于主应力方向建立的本构方程,仅能表述主应力方向的应力应变关系,并未体现出其他方向的应力应变特性,不能有效表征拉压不同模量问题的力学本质.基于此,在主应力方向的本构方程基础上,利用应力及应变的转轴公式,推导了基于不同直角坐标系下的拉压不同模量本构方程的具体形式,也即广义弹性定律.经理论验证,此广义弹性定律揭示了拉压不同模量问题既是非线性问题也体现出各向异性的力学性质;并且在拉压模量相等时可以回退到经典弹性理论本构方程,而基于主应力方向建立的本构方程是广义弹性定律中的特例.针对不同模量理论中不甚明晰的剪切模量和泊松比-弹性模量比值的假设,应用所得到的广义弹性定律对纯剪应力状态进行了力学分析,分析表明:在基于最大或最小剪应力方向的直角坐标系下,剪应力与剪应变成线性关系,剪切模量保持不变;并结合微元体纯剪变形的几何关系,证明了假设即拉泊松比与拉模量之比等于压泊松比与压模量之比在纯剪受力状态下是自然满足的.     

无网格法介点原理

无网格法是一种具有广泛应用价值的计算方法,然而无网格法的收敛性还缺少统一的理论解释,在方法的实现上也有待进一步研究.值得注意的现象是许多无网格法都使用了一种统一定义的介点,因此介点原理被提了出来.这个见解有助于合理解释传统配点法求解不精确和不稳定的原因.基于介点原理,展示了一种新方法的设计与构造过程,并进行了初步的数值验证.研究结果指出了介点对保证收敛性的作用,提出了一种需要介点支持的无网格配点法构造观点,发展了一种新的无网格方法.     

横观各向同性黏弹性沥青路面的动力响应

为了更好地表征路面在荷载作用下的力学行为,研究考虑基层和土基材料的横观各向同性特性的黏弹性沥青路面在落锤式弯沉仪(fal1ing weight deflectometer,FWD)荷载作用下的动力响应。从各向同性黏弹性和横观各向同性弹性轴对称空间动力问题的基本控制方程出发,借助相应的积分变换,分别建立积分变换域内的各向同性黏弹性体的双节点层单元刚度矩阵和横观各向同性弹性体的双节点与单节点层单元刚度矩阵,进而得到考虑横观各向同性的黏弹性多层沥青路面结构的解析刚度矩阵解。通过求解横观各向同性问题退化的各向同性问题,并与已有解答进行对比,验证本文计算方法的准确性。然后,分析基层和土基的横观各向同性特性对路表弯沉的影响。研究结果表明:随着基层和土基模量比减小,路表弯沉增大,且基层模量比变化的影响更显著。     

沥青碎石粗集料的相对比例

为了研究集料配比对沥青碎石基层骨架结构的影响,采用幂指数法和均匀设计法,对沥青碎石基层粗集料相对比例与粗集料骨架空隙率[VCADRC]的关系进行了研究.对8种幂指数n值下的[VCADRC]进行了比较;并对不同粗集料质量分数和[VCADRC]进行了非线性回归分析.结果表明:泰波公式幂指数n值在0.5～0.6时,[VCADRC]值最小;级配中26.5 mm的质量分数与[VCADRC]的相关性最好,且[VCADRC]随着其质量分数的增加而降低;级配中9.5 mm的质量分数与[VCADRC]的相关性次之;幂指数法和均匀设计法在确定沥青碎石基层粗集料相对比例方面具有一致性.     

宁明膨胀性泥页岩填料施工压实参数研究

针对广西南宁-友谊关高速公路宁明膨胀性泥页岩的填料特性,进行了不同击实功和不同含水量条件下的击实、承载比(CBR)和回弹模量等系统的室内试验研究.研究结果表明,膨胀性泥页岩填料的承载比(CBR)和回弹模量主要受制样含水量及干密度的控制;CBR峰值含水率大于最佳含水率,与其天然含水量极为接近,位于稠度1.07附近.并对宁明膨胀性泥页岩填料的合理使用范围及有效的施工压实参数进行了分析.     

膨胀土路基温度现场观测分析与研究

为了研究自然气候条件下膨胀土路基内部土体温度变化规律,在某膨胀土路堤内部进行了一年多的现场跟踪观测,分析了不同位置土体温度随时间变化的变化规律,发现了不同深度路基的温度变化滞后性和温度场分布季节差异性,并对其特点和成因进行了描述和解释.根据温度变幅标志,推测出了当地膨胀土气候剧烈影响深度,可作为相关工程处治的参考依据.     

沥青混合料时间-温度-老化等效性原理及应用

粘弹性材料力学行为的主要特征是它的时间相关性,其本质在于材料内部时钟或特征时间的存在,这个特征时间受多种因素的影响,研究材料特征时间变化往往采用材料粘度的自由体积理论.根据自由体积理论,推导了表征时-温等效关系的WLF方程.老化同样影响材料的粘度,由已有的蠕变试验结果推导了沥青混合料的时间-温度、时间-老化、温度-老化等效关系式,这对研究沥青混合料的力学行为、结构分析以及寿命预估等具有重要的意义和价值.