级配碎石塑性变形性能评价指标研究

为合理评价级配碎石的塑性变形性能,推进级配碎石在路面工程中的应用,基于塑性变形试验,提出了级配碎石塑性变形性能评价指标——塑性变形指数（PDI）。借助车辙试验仪进行了级配碎石塑性变形试验,根据塑性变形规律定义了PDI指标,分析确定了塑性变形试验的起始时间、终止时间和试验数据采集间隔时间,其中起始时间为第10 min、终止时间为第60 min、间隔时间为10 min;运用近似梯形面积计算法建立了PDI计算公式,并进行了实例分析。结果表明,PDI指标能客观、合理地评价级配碎石的塑性变形性能,且计算公式简明、直观;PDI值越小,级配碎石塑性变形性能越好。     

级配碎石柔性基层在城市道路沥青路面工程中的分析应用研究

级配碎石柔性基层具有较好的排水、应力消散与防止反射裂缝能力,主要缺陷在于易产生较大的塑性变形。笔者结合多年道路管理实践,分析介绍了级配碎石柔性基层受到的最大剪应力的计算分析过程,在级配碎石柔性基层的抗剪强度试验测定的基础上,通过控制沥青面层厚度来保证级配碎石基层不会发生剪切破坏,确保整体质量,并对沥青路面柔性基层施工技术进行了详细阐述。     

宽级配砾性土橡皮膜嵌入量计算新方法

橡皮膜嵌入影响分析是决定砾性土试验结果可靠性的关键问题,其影响因素、规律和计算方法存在很大争议,为目前影响砾性土力学性能理论研究发展和工程应用的瓶颈。通过双尺寸法,利用大型三轴仪,对11种级配的砾性土开展不同橡皮膜厚度的嵌入体积量测分析,获取单位面积橡皮膜嵌入体积与土骨架回弹体应变2个关键指标,分析主要因素影响规律,建立宽级配砾性土试样橡皮膜嵌入量新的计算模型和公式,并进行多方比较验证。研究及试验结果表明:双尺寸法在大尺寸三轴试验中对砾性土具有适用性和可靠性;单特征粒径如d₅₀或d₂₀都无法完整描述级配条件对橡皮膜嵌入体积的影响;橡皮膜厚度影响随土颗粒大小而变化,当d₂₀>2.5倍膜厚时影响可忽略不计;均等固结状态下卸载回弹中砾性土并非一直呈现各向同性,基于各向同性假定的嵌入量计算模型对宽级配砾性土不适用;宽级配砾性土橡皮膜嵌入体积计算可用d₁₀,d₂₀与d₅₀三因素新模型表示,新模型和计算公式形式简单,且较现有模型公式在精度和适用性上均明显占优。     

复合式基层沥青路面级配碎石上基层的抗剪性能

采用UTM-100试验机对复合式基层沥青路面上基层级配碎石进行了室内三轴剪切试验,分析了碎石级配、应力水平、含水量和密实度对级配碎石抗剪强度参数的影响,结果表明:级配碎石的应力-应变曲线具有明显的应变软化特性;碎石级配、应力水平、含水量和密实度对级配碎石抗剪强度参数均产生较大影响.推荐复合式基层沥青路面中级配碎石采用UGM(26.5);推荐复合式基层沥青路面结构分析中UGM(26.5)抗剪强度参数取值范围为:黏聚力(C)60～62kPa,内摩擦角(Ф)40°～41°,并计算得到UGM(26.5)的抗剪强度为90～160kPa.     

级配碎石动态回弹模量实验研究

通过室内重复加载三轴试验研究3种级配碎石的回弹特性,分析体应力、偏应力、含水量、级配类型对回弹模量的影响。试验结果表明,级配碎石回弹模量随含水量的减小、围压应力的增大而显著增大;随偏应力的增大而缓慢增大或先略有减小再缓慢增大(低应力状况下);级配类型对回弹模量也有一定影响。应用非线性回归方法得到NCHRP 1-28A本构模型参数,将拟合得到的模型参数与物性试验结果相联系,建立基于物性指标的模型参数预估公式。     

交通荷载作用下加筋土路基残余变形减小的机理分析

应用有限单元法对交通荷载作用下加筋土路基进行隐式动力分析,并基于累积塑性变形的计算和影响因素分析,揭示加筋减小路基土残余变形的机理。分析结果表明:对于级配碎石基层沥青混凝土路面,加筋改善路基表面的压应力分布,减小传递到路基表面的剪应力,加筋后路基土上部80cm范围内动偏应力大大减小,而动偏应力是引起路基残余变形的重要因素之一;另一方面,交通荷载作用下,路基土的累积塑性变形主要发生在路基上部100cm范围内。因此,加筋后路基土累积塑性变形的减小,主要是由于加筋减小交通荷载作用下路基土上部的动偏应力;土工格栅刚度越大,动偏应力减小越显著。     

高等级公路级配碎石基层配合比设计与施工技术分析探讨

级配碎石作为路面柔性结构层,主要缺陷在于易产生较大的塑性变形,其本质是粒料之间的剪切变形,而弯沉和层底拉应力指标不足以保证级配碎石不发生剪切破坏。本文结合具体实例,分析了城市高等级公路级配碎石基层配合比设计,并对其施工技术及质量检测进行了详细阐述和总结。     

含水量对级配碎石基层动态力学性能的影响

采用改进型动三轴仪研究了含水量对级配碎石排水基层动态力学性能的影响,建立了回弹模型以表征级配碎石排水基层在重复荷载作用下的动态力学特性.结果表明:动三轴试验较好地模拟了级配碎石排水基层的实际受力状态;Uzan模型考虑了材料的剪切性能,κ-θ模型更好地反映了级配碎石的非线性材料属性;含水量对回弹模型中级配碎石排水基层回归系数的影响规律不同.进而影响其动态回弹模量,当含水量比最佳含水量稍低时级配碎石排水基层回弹模量较大,其动态回弹模量随含水量增加而逐渐减小;为了提高级配碎石排水基层的密实性,应严格控制施工级配和含水量,小于0.075 mm的粉尘含量宜控制在5%～7%之间.     

粒状材料临界状态的颗粒级配效应

采用理想颗粒材料（DEM理想球体）、人工颗粒材料（玻璃球）和天然颗粒材料（Hostun砂）,通过数值和室内常规三轴排水试验研究了颗粒材料级配对其应力-应变响应和临界状态的影响规律。试验结果表明：在相同加载初始条件下（e₀ = 0.574,p₀' = 400 kPa）,随着不均匀系数C_u（d₆₀/d₁₀）的增大,试样在q-ε₁平面上从剪胀变为剪缩,在ε_v-ε₁平面上表现出由应变软化转变为应变硬化的特性。通过不同围压下的三轴排水试验,在e-p'和q-p'平面上分别对不同级配的颗粒材料集合体绘制了临界状态线,e-p'平面随着C_u的增大临界状态线往下偏移,而在q-p'平面上临界状态线不随C_u的改变而改变。     

高强耐候钢承压型螺栓连接受力性能试验研究

为研究高强耐候钢承压型螺栓连接的受力性能、影响因素及规范计算公式的适用性，对23个高强耐候钢螺栓连接的受力性能进行静力拉伸试验研究和数值模拟，研究端距、边距、螺栓间距和螺栓预紧力对连接破坏模式、承载力和变形能力的影响，确定了高强耐候钢承压型螺栓连接的破坏模式界限。结果表明：破坏模式受边距e₂和端距e₁共同影响，随着e₁/d₀(d₀为孔径)的增加，e₂/d₀≤2.0和e₂/d₀>2.0的连接(有限元模型)芯板破坏模式分别由撕裂破坏转变为净截面破坏、由剪出破坏逐渐转变为撕裂破坏；承压应力系数均随e₁/d₀的增加而增加，根据边距不同，增加到某一水平后趋于平稳，双螺栓连接间距与承压应力系数正相关；GB 50017—2017《钢结构设计标准》中对于高强耐候钢螺栓连接承压承载力预测偏保守，ANSI/AISC 360-16中不考虑螺栓孔变形时对应的计算承载...     

基于Furnas方程和分形理论的级配优化方法及试验验证

为获得土体的最优密实度,需进行颗粒级配设计方法的优化。在Fractal理论和Furnas方程相结合的基础上,推导适用于描述连续级配土体的级配控制方程(F-F方程),提出一种易于确定的颗粒级配优化方法。通过开展室内固结试验探究级配优化试样与9组级配良好砂土试样的变形特征,确定所提级配优化方法的优势。利用颗粒流软件PFC建立可反映土样变形特性的数值模型,通过对比模拟结果与室内试验结果,验证所建模型的有效性,并在此基础上开展6组级配碎石单轴压缩数值试验。研究结果表明：F-F级配优化方程对砂土、碎石等不同粒径土料均具有广泛的适用性;与不均匀系数C_u、曲率系数C_c及分形级配方法相比,所提出的级配优化方法不含经验参数,对高效控制土体密实度具有明显的优越性和更宽广的适用性。     

宽级配砾石土坝料的防渗性及反滤

本文结合瀑布沟工程,系统地研究了宽级配砾石土的防渗性和渗透稳定性,提出了宽级配砾石土抗冲蚀破坏的极限反滤标准。研究表明,当细料含量P<0.1大于25％时,宽级配砾石土可以满足大坝防渗要求;且宜按湿于最优含水量2％～3％填筑。保证宽级配砾石土防渗体免遭渗流冲蚀破坏的极限反滤标准为:当P<0.l小于30％时,D₁₅≤1.1mm,D₁₅/d₃₅^△≤15～17;当P<0.1 大于30％时,D₁₅=1.1mm,D₁₅/d_/（（?）5）^△≤20。     

不同因素对倒装式沥青路面力学响应研究

利用BISAR软件,研究级配碎石层、水泥稳定碎石层厚度、模量的变化,对沥青面层层底拉应力、水稳基层层底拉应力力学响应。结果表明:级配碎石层能够有效减小沥青层底和水泥稳定碎石层底弯拉应力,适当增加水稳碎石基层模量能够降低沥青层底弯拉应力;级配碎石层、水稳碎石层材料参数在一定范围内对倒装式沥青路面受力敏感性较差,但是参数超过一定数值后结构受力影响较大。     

含级配碎石层的组合式基层沥青路面轴载换算方法研究

含级配碎石层的组合式基层沥青路面与半刚性基层沥青路面在结构组合和设计指标上都有较大区别,若再以弯沉和弯拉应力作为换算指标进行轴载换算,显然不合理。为此,建立基于沥青层层底拉应变、级配碎石层顶面剪应力、半刚性材料层层底拉应力的轴载换算方法,对该类型的路面设计具有指导意义。     

乳化沥青水泥稳定碎石混合料的疲劳性能试验

为研究不同乳化沥青掺量下水泥稳定碎石混合料的疲劳性能,对室内静压成型的中梁试件进行了四点弯拉疲劳试验,并基于Weibull分布建立了乳化沥青水泥稳定碎石混合料的疲劳寿命预估模型.结果表明:掺入乳化沥青后,水泥稳定碎石混合料的弯拉强度略微降低,但弯拉变形和弯拉应变功显著增大;混合料的疲劳寿命在低应力水平下明显提高,在高应力水平下近似不变,乳化沥青的掺入有效提高了水泥稳定碎石混合料的疲劳性能.     

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。     

纤维级配碎石性能研究

在级配碎石中掺加纤维,以提高其路用性能;采用振动成型方法,以劈裂强度为标准,优化了纤维种类、掺量及长度;采用自行开发的级配碎石剪切仪,系统研究了纤维级配碎石抗剪强度的影响因素;同时,对纤维级配碎石的抗车辙能力进行了研究.结果表明:在50kPa的围压下,掺加纤维的级配碎石抗剪强度最大可提高2.7倍;含水量增大,纤维级配碎石抗剪强度减小;压实度提高,纤维级配碎石抗剪强度增大;相比之下,小粒径纤维级配碎石抗剪强度较大;纤维的掺加显著提高了级配碎石的抗车辙能力;优化的纤维能够均匀分散于级配碎石混合料中;纤维级配碎石基层路表弯沉小于普通级配碎石基层的路表弯沉,表明这种柔性路面可用于重载交通.     

片麻岩骨架密实型水泥稳定碎石的研究与应用

利用武英高速公路沿线片麻岩进行水泥稳定碎石基层试验,研究不同级配和不同击实、成型方法对片麻岩水泥稳定碎石混合料的性能影响规律,试验结果表明:片麻岩骨架密实型水泥稳定碎石具有较高的抗压强度和间接抗拉强度,较低的干缩系数和温缩系数。武英高速公路路面基层上基层水泥掺量选用4.5%,下基层水泥掺量选用3.5%,水泥掺量均比悬浮型密实型级配设计低0.5%。武英高速公路路面基层检测结果表明,片麻岩骨架密实型水泥稳定碎石能够满足基层强度设计要求,改善基层抗裂性能。     

公路水泥稳定级配碎石基层质量控制

介绍了水泥稳定级配碎石的构成原理及其材料组成设计,并从混合料的拌和、运输、摊铺、水泥稳定级配碎石的碾压、接缝处理、基层养生等方面阐述了公路水泥稳定级配碎石基层的质量控制措施,以保证施工质量。     

沥青路面装配式基层结构计算分析

本文通过工程实例对城市道路沥青路面装配式基层结构进行计算,选用水稳碎石、级配碎石和石灰土三种不同材料作为底基层,经数据分析可知：计算弯沉对应模量变化并取平均值分别乘以系数K（水稳碎石的系数K为0.408、级配碎石的系数K为0.426、石灰土的系数K为0.614）可得到实测弯沉值,模量区间范围对实际弯沉值影响范围分别为±11.6%,±9.8%,±6.2%;推荐使用水稳碎石作为装配式基层的底基层材料;交通等级低的道路可以减薄沥青面层结构为单层厚度。