热—结构耦合作用下沥青路面动态弯沉温度修正研究

为了研究沥青路面温度对路面弯沉的影响,考虑道路材料参数的温度敏感性,建立沥青路面有限元耦合模型.基于所建数值模型,分析了FWD动态加载作用下路面弯沉在不同温度条件下的变化情况,以及不同厚度沥青路面最大弯沉受温度的影响.同时分析了沥青路面结构及材料参数对动态弯沉温度修正系数的影响,最后基于耦合模型对沥青路面动态弯沉温度修正系数进行了研究,并与试验结果进行了对比.研究表明,路面厚度及基层模量对温度修正系数影响较大,基于有限元模型建立的沥青路面弯沉的温度修正系数与通过试验研究建立的温度修正系数吻合程度较高,可以作为试验研究的有效补充.     

电场作用下液液系统中液滴变形的计算模型

基于单元变形的思路,由单元守恒方程出发,建立电场中液滴变形的数值计算模型. 在此基础上,将该模型与偶极模型相耦合,提出液滴聚结的计算方法. 由所建模型及计算方法,编制数值计算程序对几种参数下液滴的变形及聚结进行模拟计算. 结果表明,所建模型对液滴变形的预测与实验结果相符较好,对液滴聚结过程的模拟与实验结果大致相符,预测的聚结时间稍低于实验值. 如果进一步提高单元阻力的模化精度及单元离散精度,所建模型会有较好的适用性. 所建模型可实现对液滴的扁平形变形的预测. 研究结果对液滴电变形的理论分析及数值模拟具有一定的借鉴意义.     

沥青路面高温温度场的经验预估模型

通过长期测试3种典型沥青路面结构的温度数据,引入气温、太阳辐射、风速及湿度参数,建立了夏季高温期沥青路面日最高温度与日平均温度的经验预估模型,并与SHRP、LTPP模型对比验证所建模型的适用性.结果表明:所建立的沥青路面高温温度场预估模型具有较好的预估效果,且与SHRP、LTPP模型相比,本模型在预估当地沥青路面日最高温度时具有更好的精度.     

面向对象的液力机械传动箱建模与仿真

为提高复杂机电系统的建模效率,基于面向对象的物理系统建模语言Modelica,建立了液力机械传动箱基本组件的可重用参数化模型.所建模型具有无因果性,支持类结构(面向对象,多重继承,模板),可重用等特点.利用面向对象的基本构件模型,建立了某履带车辆液力机械综合传动箱模型,并进行了动力传动系统的换挡动态特性仿真.虽然没有对结果进行试验验证,但从定性分析看,所建模型能正确地反映换挡动态特性,可用于换挡动态特性评估以及传动箱动态载荷的计算.     

液力变矩器动态特性辨识实验研究

用系统辨识的方法建立了液力变矩器动态特性模型,编制了系统辨识仿真软件。通过实验对所建模型的参数进行了识别。结果表明,采用系统辨识的方法对液力变矩器动态特性进行研究是可行的,而且具有较高精度。     

锚杆-围岩结构的耦合振动和减振

锚杆支护是隧道施工中常见的支护手段,而随着施工工况日趋复杂,锚杆与围岩的组合结构也承受着各类动力荷载的影响。针对隧道中单根锚杆的受力特性有较多研究,而对于锚杆和围岩组合体的动力特性研究较少。对锚杆-围岩结构进行整体分析,简化出一种巷道顶板锚杆支护模型,结合动力学双梁理论,建立并求解出模型动力学方程;运用MATLAB软件进行数值模拟,研究不同支护参数下结构的自振特性以及在外荷载作用下的动力响应,提出减振措施;利用有限元软件GTS NX建立二维模型,验证支护体系的安全性。结果表明：锚杆-围岩结构的动力特性与锚固段长度、锚杆间距和锚杆直径有关。在所建模型中,随着锚固段长度与锚杆间距的适当增加,结构动力响应明显减弱;随着锚杆直径的变化,结构动力特性的变化情况较复杂,结构不同部位的动力响应变化趋势差别较大。     

重载作用下大碎石柔性基层的抗车辙性能

基于重载,通过室内试验,采用考虑运动车辆与不平整路面相互耦合作用的更加符合实际的汽车动载模型而建立起来的具有较高精度的车辆动力作用下沥青路面车辙计算与预估的方法,对大碎石柔性基层的抗车辙性能进行研究;并通过试验路的跟踪观测对试验成果和三维动载数值计算结果进行了验证.结果表明,重载作用下车辙主要是由横向剪切引起的,采用低标号沥青、压碎值小的优质集料和合理级配的大碎石柔性基层路面的抗车辙能力并不比传统的半刚性基层沥青路面差.     

金属丝网减振器非线性特性研究

研究了某金属丝网减振器非线性特性,建立兼有干摩擦和线性阻尼特性的混合型阻尼模型,根据数学模型与实测数据的误差最小对所建模型的参数进行了识别,最后得到了模型中的待识别参数.结果表明:所建的数学模型比较合理,能够合理反映兼有不同性质阻尼的滞后非线性特性.     

聚驱后凝胶颗粒调剖数值模拟

以渗滤理论为基础,考虑凝胶颗粒调剖的膨胀特性、“变形虫”特性以及与残留聚合物的协同作用特性,建立了凝胶颗粒运移的数学模型;将渗流模型与凝胶颗粒运移模型、储层参数动态变化模型进行耦合,建立了聚驱后凝胶颗粒调剖的单井流固耦合数值模拟模型,采用迭代耦合方式对该模型进行了求解,并对所建模型进行了参数敏感性分析．     

弯钢箱梁桥的动力分析及模态试验

针对大曲率弯钢箱梁桥的动力特性,通过大型有限元程序分别建立单梁模型、梁格模型及板单元模型,进行了数值仿真分析,同时利用力锤冲击法对室内模型进行了模态试验,并将试验结果与数值分析结果进行对比分析.结果表明,单梁法不适于计算横向模态,普通的梁格法可以较好地模拟弯箱桥竖向和扭转的动力性能,但不应考虑主梁静力计算时横向刚度的换算关系,同时论文提出了一种竖向梁格单元划分法,可以较好地计算弯箱梁结构横向的动力性质,证明梁格法模型可以用于计算该类桥梁的动力特性分析.     

Surface deflection-based reliability analysis of asphalt pavement design

The surface deflection of asphalt pavement reflects the strength and stiffness of the entire structure, which can be used to evaluate the rutting life of asphalt pavements. However, it is influenced by various stochastic variables including traffic loads, material properties and structural thickness of each pavement course. The uncertainty of above stochastic variables is of significance for accurately predicting the rutting life of asphalt pavement. In this study, the statistical characteristics of stochastic variables of asphalt pavement were assessed based on the field data collected from asphalt pavement projects. A unique formula with a fairly good accuracy was found using multiple linear regression based on numerical simulation results to ease the calculation of pavement deflection during the reliability analysis. It is shown that the stochastic variables of asphalt pavement can be well characterized by normal distribution or logarithmic normal distribution. The regressed formula to calculate the surface deflection of pavement has a fairly good accuracy with an error of less than 6.0% compared to the numerical method. The proposed surface deflection-based reliability analysis can be used easily to evaluate the influence of input parameters on the rutting life and to guide the structure design of asphalt pavement with required reliability.

     

宽温度域内沥青路面结构响应规律分析

为研究较宽温度范围内的沥青路面结构实际响应行为,基于RIOHTrack足尺路面试验环道,以落锤式弯沉仪(FWD)作为试验荷载,选择半刚性基层沥青路面和全厚式沥青路面作为研究对象,对两种路面结构2017年全年的服役温度和结构响应进行同步跟踪观测,得到了宽温度域内沥青路面结构响应基本规律,建立了温度与弯沉、温度与应变、温度与应力之间的关系模型,分析了结构内部应变、应力沿深度方向的分布特征. 结果表明:温度对弯沉、应变和应力响应具有显著影响,随着季节变化,宽温度域内的沥青路面结构响应数值会出现以年为周期的循环交替变化,冬季时结构响应数值小、夏季时结构响应数值大;可采用指数函数模型描述温度与结构响应参数的相关关系,决定系数R²可达到0.95以上,相关性好;宽温度域内,温度变化除引起结构内部应变或应力数值的单调增减以外,还会改变应变方向. 在路面结构计算中,宜选择最不利季节时的温度验算沥青混凝土层的受力状态,以保证结构安全性.     

Analytical prediction and field validation of transient temperature field in asphalt pavements

This work presented the development and validation of an analytical method to predict the transient temperature field in the asphalt pavement.The governing equation for heat transfer was based on heat conduction radiation and convection.An innovative time-dependent function was proposed to predict the pavement surface temperature with solar radiation and air temperature using dimensional analysis in order to simplify the complex heat exchange on the pavement surface.The parameters for the time-dependent pavement surface temperature function were obtained through the regression analysis of field measurement data.Assuming that the initial pavement temperature distribution was linear and the influence of the base course materials on the temperature of the upper asphalt layers was negligible,a close-form analytical solution of the temperature in asphalt layers was derived using Green's function.Finally,two numerical examples were presented to validate the model solutions with field temperature measurements.Analysis results show that the solution accuracy is in agreement with field data and the relative errors at a shallower depth are greater than those at a deeper one.Although the model is not sensitive to dramatic changes in climatic factors near the pavement surface,it is applicable for predicting pavement temperature field in cloudless days.     

沥青混合料小梁疲劳试验数值模拟及其寿命预测

沥青路面的裂纹扩展及疲劳寿命对沥青路面的设计和维护具有重要意义。通过对三点弯曲疲劳试验的沥青混合料小梁在不同位置预切口，对不同类型裂纹的试件进行疲劳试验，并利用耦合的无单元伽辽金/有限元法，对试验过程进行数值模拟，利用广义Paris公式预测试件的疲劳寿命，并同试验结果进行了比较。结果显示．数值模拟和试验结果接近，可以应用于沥青路面的疲劳裂纹扩展模拟和寿命预测。     

沥青路面层状黏弹体超孔隙水压力的求解

为研究水对沥青路面的影响,利用积分变换和传递矩阵的方法推导了FWD动荷载作用下路基路面层状黏弹性体超孔隙水压力轴对称问题的解析解．该方法概念清晰,公式简洁,易于应用．引入F.durbin的方法实现Laplace逆变换的数值方法,求解了层状黏弹性体的时域解,为检测沥青路面水损害提供理论依据。     

既有半刚性基层沥青路面大修处治策略

为了科学地进行高等级公路既有半刚性基层沥青路面结构大修处治策略,利用Abaqus有限元软件建立路面结构分析模型,分析了路面结构层参数对半刚性底基层抗疲劳寿命的影响,并应用北京市高速公路典型路段的实际数据对计算结果进行了工程验证分析,提出了既有半刚性基层沥青路面大修处治策略.研究结果表明:基层厚度、底基层厚度、面层厚度、交通荷载大小对半刚性底基层疲劳寿命的影响较为显著,路基模量和底基层模量的影响次之,面层模量和基层模量等路用材料刚度的影响相对较小.高速公路实际应用状况也表明:沥青路面首次大修年限与沥青面层总厚度的相关性相比路面结构总厚度更加显著,较厚沥青面层的路面结构具有较长的使用寿命;材料模量出现一定衰变,并不影响路面结构的耐久性基础,旧路结构通过加铺增加面层厚度,在不进行全面翻修改造的情况下,仍可以使路面结构具有充足的耐久性,延长其使用寿命.     

单双圆荷载作用下沥青路面受力特性对比研究

为研究沥青路面在单圆和双圆荷载作用下的受力及变形的异同,验证用单元均布荷载等效双圆均布荷载的有效性.首先分析了双圆均布荷载下沥青路面弯沉及受力性能变化情况,然后分别进行了弹性层状理论下单圆和双圆作用下沥青路面受力性能对比研究及单圆和双圆动力加载作用下沥青路面力学性能对比数值模拟研究.结果表明:在动、静加载模式下,沥青路面在单、双圆均布荷载作用下的弯沉及应力除在路表处存在一定的差异外,随路面结构深度的增加,弯沉及应力变化趋势和大小均趋于一致,表明用单圆均布荷载等效双圆均布荷载进行设计及相关检测是可行有效的.     

Influence of SBS modifiers on viscoelastic mechanical behavior of modified asphalt

In order to verify the influence of different block proportions S/B on the effect of SBS modified asphalt,the dynamic mechanical performance test and static loading test were performed on the samples composed of different kinds of SBS with base asphalt. It is found that different S/B values fix on different modified effects and different viscoelastic mechanical behaviors,due to biphasic separate fabric of polybutadiene and polystyrene in SBS. In low-speed running pavement,the modified asphalt with lower S/B value shows better pavement performance,while in high-speed running pavement,the modified asphalt with higher S/B value shows better pavement performance. As far as SBS modified asphalt itself is concerned,mixing proportion impacts on resisting displacement and block proportion S/B ratio impacts on strain recovery capacity. In the case that the conditions are the same,SBS modified asphalt with different S/B values can be used for different travelling speed pavement construction demands to get an intelligent use.     

聚酯纤维沥青混凝土路面的疲劳寿命计算

目的研究在沥青混凝土中加入聚酯纤维后的沥青混凝土路面的疲劳寿命．方法通过劈裂试验确定了不同温度下的聚酯纤维沥青混凝土的劲度模量，并基于损伤力学计算理论，采用平面应变有限单元法，考虑在车辆荷载和温度荷载耦合作用下对含有反射裂缝的路面体结构的疲劳寿命进行了计算．结果加入0．296的聚酯纤维沥青混凝土路面结构体的疲劳寿命提高了51％．结论在沥青混凝土中加入聚酯纤维能够增加混合料劲度模量，提高路面的疲劳寿命．     

低温条件下温拌沥青混合料施工温度范围

在温拌沥青混合料延长路面施工时效机理分析的基础上,依托天定高速沥青路面工程,实测施工过程中路面内部和表面温度,并将沥青混合料降温速率软件PAVECOOL的计算温度与实测温度进行对比,验证其适用性.根据天水与定西11月和12月中的环境温度特点,利用PAVECOOL计算出热拌及温拌不同摊铺温度下能够施工的最低环境温度.结果表明:沥青路面降温计算软件PAVECOOL可以预测沥青混合料施工中不同时刻的温度;温拌沥青混合料的最低施工温度可以降至0℃以下.