车辆速度对沥青路面动力响应影响试验研究

通过野外现场试验,检测运动车辆荷载下沥青路面各层层底的动应变响应,以面层底部的动应变为分析对象,研究车辆速度对沥青路面结构动力响应的影响．研究结果发现,面层底部动应变既包括拉应变,又包括压应变,呈拉压应变交变状态,一定应力比下沥青混凝土的疲劳寿命与简单拉应力下的疲劳寿命差异严重,进行沥青路面结构设计时,应以应变或应力循环范围为动态设计控制参数;随着车速提高,最大拉应变和应变幅度总体呈现下降趋势,最大压应变和应变比总体呈上升趋势．重载车辆在低速状态对路面的破坏作用更加严重．应变比既受轴重的影响又受速度的影响,正常车辆速度下,14t后桥轴重车辆作用下面层底部应变比约-2．6～-2．1,20t后桥轴重车辆作用下面层底部应变比约-4、4～-3．6．     

行车荷载作用下沥青路面的动粘弹性分析

行车荷载作用下的沥青路面响应对沥青路面的设计和维护具有重要的参考意义.本文利用有限元方法,基于粘弹性理论和结构动力学理论,考虑了路面层间接触状态,分析了行车荷载作用下沥青路面的结构响应.结果显示,层间接触状态越好,路面的弯沉响应和应力响应越小;由于沥青材料的"剪切变稀"特性,结合行车荷载下路面的剪切应力分布特征,在轮迹两侧会形成拥包;路面的自振会对同振型方向的结构响应存在较大影响.     

柔性路面动静模量力学响应及疲劳寿命研究

为了研究柔性基层沥青路面结构应力响应及疲劳寿命,依据弹性层状体系理论,利用BISAR3.0计算软件对典型路面结构的力学响应进行计算,通过调整各结构层模量,将计算数据进行汇总,分析动静模量对路面设计指标的影响。结果表明,动静模量变化是影响柔性路面的重要因素,随着车辆轮组和模量的增加,设计指标的轴载作用次数减小,路面疲劳寿命逐渐减少。因此,在道路设计施工时要充分考虑到动静力学变化的影响,为柔性路面在我国实施奠定基础。     

移动荷载速度对简支梁动态响应影响分析

基于振型叠加原理,采用广义坐标变换的方式建立了移动荷载匀速通过简支梁桥时系统的动力平衡微分方程.在速度的连续区间上,结合荷载运动位置,研究车速对桥梁结构动力挠度响应的影响.结果表明:跨中挠度是梁上的最大挠度点;跨中挠度最大时,荷载并不总是在跨中位置,而是随着速度的变化而变化.     

沥青路面结构足尺力学响应实测与仿真

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,通过基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究.采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应,利用单轴压缩动态模量试验获取沥青混合料的粘弹性参数,通过FWD弯沉盆反算得到基层及土基的弹性模量,利用接触痕迹得到轮胎的接触面分布;通过单轴压缩动态模量试验及四点弯曲动态模量试验对传感器进行了标定.在此基础上,采用有限元软件ABAQUS建立基于实测参数的路面结构力学仿真模型,分析路面结构在不同加载位置和速度下的力学响应,并与实测结果进行对比.结果表明:所建立的路面力学仿真模型能较合理地模拟沥青层底三向应变、半刚性材料层底纵向、横向应变以及土基顶面的压应力.沥青混合料粘弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点.随着温度的增加和加载速度的减小,沥青层底三向应变、半刚性基层底的水平应变以及土基顶面压应力的响应幅值增加.     

沥青路面路基工作区深度影响因素的研究

针对当前未考虑道路结构层参数、车辆动荷载、行车速度对沥青路面路基工作区深度的影响现状,文中借助有限元软件,分析了38种道路结构层参数、5种车辆动荷载和2种行车速度对沥青路面路基工作区深度的影响。结果表明:铺面结构层模量对路基工作区深度的影响较小,而铺面结构层厚度对路基工作区深度的影响较大,特别是基层厚度对路基工作区深度的影响尤为显著;土基模量对路基工作区深度影响显著,但随着土基模量的增加,路基工作区深度增加;车辆动荷载对路基工作区深度的影响呈线性正相关,且车辆动载每增加50kN,路基工作区深度增加约1m;行车速度对路基工作区深度的影响呈正相关,且行车速度每增加10m/s,路基工作区深度增加约0.4～1.4m。     

植物细胞壁的物理参数对其力学响应的影响

在已经建立的植物细胞力学模型的基础上,不考虑细胞液的渗透作用,利用数值仿真的方法,讨论了细胞壁的物理参数对细胞力学响应的影响.结果表明:细胞壁的物理参数对细胞的力学响应影响较大,细胞的内压、穿刺力等随着细胞壁物理参数的增加而增加.研究结果为实验数据分析、实验方案的设计、分析细胞的力学特性等提供参考依据.     

行车和温度荷载作用下沥青路面的松弛响应分析

目的研究沥青混凝土路面在行车和温度荷载作用下的松弛特性,更好地做到防裂控制工作．方法确定黏弹性材料参数及能够反应温度、沥青混合料黏弹性本构关系,建立典型的路面结构三维有限元模型,模拟面层材料在不同初始变形的应力状态,分析路表弯沉、沥青面层层底和土基顶面的响应．结果沥青路面在荷栽和温度作用下,面层黏弹性材料会使路面应力减小．面层层底和基层层底应力会发生松弛,最后趋于稳定值;在行车载荷作用下弯沉会随着时间的推移发生回弹,最后逐渐趋于稳定．结论松弛是材料本身属性与其他因素无关;应力松弛模量越小,松弛性能越好,低温抗裂性越好．     

温度和应变频率对电流变体（ER）的力学参数的影响

通过对玉米粉／玉米油电流变体（ＥＲ）的力学参数测试，研究了电场强度（Ｅ）、温度（Ｔ）和应变频率（ｆ）对ＥＲ储能模量（Ｇ′）、耗散模量（Ｇ＂）及粘度系数（η′、η＂）的影响。实验结果表明：Ｇ′随Ｅ和ｆ的增大而增大；Ｇ＂随Ｅ的增大而增大，而随ｆ的变化具有峰值特征，最大值发生在１５～３０Ｈｚ之间；η′、η＂随Ｅ和ｆ的变化与Ｇ′、Ｇ＂的变化趋势相同；而温度的升高均使Ｇ′、Ｇ＂、η′和η＂值降低。     

近断层速度脉冲对隧洞工程动力响应的影响规律

基于近断层速度脉冲与相位差谱的统计规律,提出一种脉冲型地震动人工合成方法,该方法能够确保合成地震波时域与频域的非平稳性。在此基础上,依托巴基斯坦N-J水电站,采用数值仿真方法研究方向性效应速度脉冲对引水隧洞的影响。结果表明:低频速度脉冲更接近围岩的自振频率,能够显著提高衬砌的内力,具有较强的破坏性。在近断层隧洞等地下工程的抗震设计中需要考虑断层的速度脉冲分量。     

沥青混合料抗压回弹模量与动态模量比较分析

分析了动态模量和抗压回弹模量在反映沥青混合料行为特性方面的优缺点，并对SMA13、Superpave20和Superpav也53种沥青混合料进行了不同条件下的动态模量和抗压回弹模量试验。结果表明，动态模量能综合反映温度和频率的影响，能更合理地反映沥青混合料的特性。相同温度下，抗压回弹模量对应于频率较低时的动态模量，对应频率大约在0．01—0．1Hz之间。由于抗压回弹模量试验中会引起试件的破坏，而破坏特性受混合料类型和温度的影响，所以不能确定唯一的对应频率。     

车速和路面不平度特性对车路相互作用的影响

基于车路相互作用建立了简化的三自由度车辆模型,运用傅立叶叠加法计算了车辆动载荷的幅频特性与功率谱密度、加速度放大因子与加速度谱.利用所建模型研究了车速和路面不平度特性、车辆动载与乘客的舒适性的关系,为路面结构的动力响应分析提供了依据.     

沥青路面足尺加速加载车辙预估

为了建立预估精度高、适用性广的车辙预估模型,提出了考虑混合料剪切强度、路面剪应力、轴载作用次数、路面温度、行车速度和路面厚度的车辙预估模型.该模型采用指数函数表达,采用加速加载设备(ALF)对3种足尺路面结构进行了3种不同温度、不同轴质量下的加速加载车辙试验,并测试了不同加载次数下的车辙深度;以3种结构的车辙深度、试验温度、路面剪应力、结构层厚度、加载次数共117组数据为基础参数,通过多元拟合分析,确定了基准速度为20 km/h的简化车辙预估模型;结合时间硬化蠕变模型及荷载作用时间函数,确定了车辙深度与行车速度的关系,将简化的车辙预估模型经速度修正后得到最终的车辙预估模型.研究结果表明,该车辙预估模型具有因素全面、适用性广的特点,预估精度高.     

混杂纤维沥青胶浆及其混合料性能研究

分别采用动态剪切试验、马歇尔试验、车辙试验等方法研究了混杂纤维沥青胶浆的流变特性以及沥青混合料的马歇尔试件性能、路用性能,并将其与掺加单一纤维的情况进行比较。结果表明,随着混杂纤维体系中聚酯纤维比例的增加,纤维沥青胶浆的复合剪切模量增大。同时随着混杂纤维体系中木质素纤维比例的增加,沥青混合料的最佳沥青用量增加,密度下降,空隙率和马歇尔稳定度呈减小趋势。混杂纤维的掺加能显著提高沥青混合料的路用性能,且在一定程度上,混杂纤维的增强效果比单一木质素纤维更加显著。     

纤维沥青路面抗裂性能机理分析

针对沥青路面反射裂纹病害较为普遍的现状,以漯河市旧路改造项目,通过室内低温抗裂实验,结合平面应变有限单元法,验证了纤维材料对沥青路面抑制反射裂纹扩展的有效性。基于动力学,结合粘弹性力学理论,根据室内试验得出纤维沥青路面的本构关系,以动态应力强度因子为表征参量,探讨了纤维沥青路面在单周期垂直载荷和水平载荷共同作用下的动力特性,分析了车辆制动对纤维沥青路面工作性状的影响,研究了阻尼比,回弹模量的变化对动态应力强度因子影响。数值结果表明：掺加纤维后对沥青路面的工作性能有了较大改善,动态应力强度因子明显降低,对抑制沥青路面反射裂纹扩展起到了显著的作用。     

考虑层间不同状态的沥青路面力学响应分析

目的为了定量研究层间滑移条件下沥青路面结构力学响应．方法通过定义滑移系数来准确模拟层间不同的连接状态，分析了同一沥青路面在优、中、差三种接触条件下力学响应的变化，以及分析在不同滑动条件下基层回弹模量变化对沥青路面受力的影响．结果层间连接条件由优良转差后，弯沉和最大剪应力增长了近20％、沥青层层底由受压状态变为受拉状态．基层回弹模量增加，均能有效减少沥青层层底拉应力，但同时导致沥青层内竖向压应力和剪应力过大增长。使出现车辙的概率增加．结论在沥青路面设计和施工时应做好黏结层，避免层间滑动的出现．同时将基层模量控制在合理的范围1000～1200MPa内．     

沥青路面结构参数变化对路表弯沉值影响分析

采用基于弹性层状体系理论的BISAR 3.0软件,在层间接触关系为完全连续条件下,详细分析了沥青路面结构的路基回弹模量、基层回弹模量、面层回弹模量、基层厚度及面层厚度对路表弯沉值的影响规律.通过分析,发现路基回弹模量是路表弯沉值的主要影响因素,路基回弹模量与基层厚度组合变化对路表弯沉值的影响比路基回弹模量与底基层厚度、面层厚度组合变化影响大,提出了影响沥青路面结构层设计的最不利组合形式,为沥青路面结构组合设计提供参考依据.     

细集料对沥青混合料体积和高温特性的影响

通过2种细集料(天然砂、机制砂)、2种级配(AC-13、Sup-12.5)沥青混合料的试验研究,分析了细集料类型和禁区对混合料体积指标和高温动稳定度的影响,结果表明机制砂更能有效提高混合料的高温性能,禁区的存在可有效限制细集料特别是天然砂的用量,以明显提高沥青混合料重载作用下混合料的动稳定度。而体积参数结果表明,Superpave设计方法中用固定空隙率4%标准来确定最佳沥青用量的方法是否合理有待进一步验证。     

橡胶粉沥青路面的降噪特性分析

为了研究路面降噪性能与橡胶粉沥青混凝土材料组成之间的关系,通过研究轮胎路面交通噪音的发生机理,结合既有经验和实测数据,对橡胶粉沥青路面降噪性能及主要影响因素进行了分析.研究结果表明.影响橡胶粉沥青混凝土路面降噪性能的主要因素有3个:橡胶粉的掺入量、骨料配合比和空隙率.