水平移动荷载作用下沥青路面的永久变形

为分析长大纵坡路段、城市交叉口或公交站台处沥青路面永久变形严重的原因,借助于有限元软件ABAQUS并编写了UTRACLOAD及DSLOAD子程序,计算了水平移动荷载作用下的沥青路面响应.研究结果表明:由水平剪切力引起的竖向永久变形和由正压力引起的竖向永久变形相比同样严重,均需严格控制;相同水平荷载作用下,随着荷载移动速...     

沥青路面永久变形的非线性本构模型研究

为了合理地预估沥青路面的车辙, 建立了一个新的非线性粘弹-弹塑性本构模型. 此模型是由广义的Maxwell模型串联一个弹塑性模型而组成. 然后, 从蠕变的角度详细推导了广义的Maxwell模型的线性和非线性的粘弹性本构方程. 采用非线性有限元法对4种沥青混合料的车辙深度进行了计算, 并与SHRP的有限元结果以及SWK/UN的实验结果进行了比较, 说明所建立的非线性粘弹-弹塑性本构模型是有效的. 此模型可以体现沥青混凝土材料的非线性弹性、塑性、粘弹性、非线性粘弹性对沥青路面车辙的影响, 较为全面地反映沥青路面永久变形的特性.     

从温度分布频率探讨沥青路面的永久变形

目前对沥青路面永久变形问题的研究主要集中在高温时的永久变形上，而忽视了中低温度下永久变形的累积为此，首先以上海市为例分析了部分实测小时路面温度分布情况以及预测全年小时路面温度分布情况；其次，采用沥青路面分析仪（APA），在室内实测了不同温度下沥青混合料的永久变形；最后，分析了温度与永久变形的关系．研究表明，沥青路面50℃以上温度的永久变形所占比例非常少，中低温度下的永久变形是不能忽略的．因此，需要从新的角度去研究沥青路面的永久变形问题．     

周期荷载作用下沥青路面层间性能及永久变形分析

为提高半刚性基层沥青路面层问抗剪强度以及抵抗永久变形的能力,充分发挥其使用功能,基于黏弹性力学理论,应用有限元方法研究周期荷载作用下沥青路面层间剪应力分布情况以及路面永久变形发展规律.结果表明,沥青面层的黏弹性有利于面层间剪应力的松弛,但会增大基面层问剪应力;动载的卸载回复作用导致层问剪应力峰值随时间变化率小于静载下的相应值;轮缘外侧的隆起变形较轮隙处的小,下面层的永久变形较上面层的大;轮隙处和轮心处均在上面层以下某处出现最大蠕变应变值,但轮隙处出现最大蠕变应变值的深度较轮心处的大.因此,路面设计必须对半刚性基层和沥青面层的层间黏结性能,以及下(中)面层抵抗永久变形的能力给与足够的考虑.     

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.     

沥青路面结构永久变形环道试验研究

为了分析厚沥青层的柔性基层和半刚性基层沥青路面在轮载作用下各结构层永久变形发生发展的规律,通过在50～60 ℃高温下进行的室内大型足尺环道路面加速加载试验,测试了不同轮载作用次数下沥青路面各结构层的永久变形.环道试验测定结果表明:对于本试验三种沥青层厚度超过20 cm的沥青路面结构,土基对车辙的影响很小,级配碎石柔性基层和水泥稳定碎石半刚性基层对车辙的影响也很小,路面永久变形主要发生在20 cm深度范围的沥青层内.     

沥青路面剪切变形预估模型

将考虑温度影响的材料参数引入对路面剪切变形的机理和特征分析,利用轮辙试验和环道试验数据建立沥青路面剪切变形预估方程,并通过实地调查数据对该模型进行标定和验证.结果表明:同一深度上取多点最大剪应力的平均值作为该深度剪应力分析值可较为准确地反映沥青层的受剪状况;通过分析、拟合试验数据获得的包含剪应力分析值与抗剪强度之比、温度、速度和加载次数等参数的剪切变形预估方程形式合理,具有较为可靠的拟合和预估结果.     

重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.     

行车荷载作用下粉土路基的永久变形

为探讨行车条件下沥青路面粉土路基的永久变形规律,首先依据弹性层状体系理论计算不同路面结构类型、不同车辆轴质量下,沥青路面路基的竖向附加应力分布特征;然后通过动三轴试验,分析了粉土路基土在重复荷载作用下的累积塑性应变与动应力大小、土体物理状态的关系,并建立粉土路基土的循环累积塑性应变预测模型;基于上述理论分析和试验结果,探讨行车荷载作用下粉土路基的永久变形.研究表明:路基永久变形随轴载作用次数增加而逐渐增大,但当作用次数超过1×106次,增大速率逐渐减缓;压实度对粉土路基的永久变形影响较大,当路基压实度较低时,提高压实度、增加基层厚度或增大基层模量均能显著减小路基的永久变形,但当压实度高于93%,不同行车荷载、不同路面结构的路基永久变形差别减小.     

断层岩体剪切滑移变形及其临界应力判别准则

为揭示断层岩体在滑动摩擦过程中的应力及运动规律,利用自主研制的裂隙岩体大位移剪切变形装置,研究了单裂隙花岗岩在法向应力等梯度递减过程中的剪切滑移特征及滑移临界应力状态。摩擦强化作用下,单裂隙花岗岩的失稳滑移变形不会无限增长,其滑移临界剪切应力约为该状态下法向应力的1.79倍,在法向应力等梯度降低过程中,最大剪应力降低速率平均约0.145 MPa/s,最大滑移速率平均约8.4μm/s,最大滑移加速度平均约0.547μm/s²;借助莫尔-库仑失稳准则建立了临界滑移条件下各应力参数之间的理论模型,将模型与实测参数比较,认为该模型可以较好地匹配实验结果。该结果对预判及评估深度地层裂隙岩体失稳滑移及临界应力状态有一定的参考价值。     

沥青混凝土路面永久变形实验方法评述

为了正确预估路面的永久变形，选择恰当的实验方法十分重要．故对现有的沥青混凝土路面永久变形的各种实验方法的优缺点进行了总结和评述，为今后沥青混凝土路面永久变形的实验研究提供参考．     

基于永久变形试验的沥青混合料损伤分析

为分析沥青混合料的损伤特性,进行了两种沥青混合料的重复荷载永久变形试验,采用Kachanov损伤律推导了沥青混合料的损伤演化方程,并根据试验结果确定了损伤参数.结果表明,耦合损伤的力学模型较好地描述了沥青混合料三阶段的变形特性.在荷载作用下,沥青混合料损伤单调增加,而接近破坏时损伤会急速发展;在较高的应力和温度条件下,损伤值较大,且损伤发展较快.荷载作用次数达到流动数时,2种沥青混合料的损伤值基本介于0.14～0.15之间,表明在永久变形的迁移期和稳定期同样存在损伤,只是损伤值较小,并且可以近似看成线性损伤,但将其忽略是不合理的.     

虚拟轨道列车作用下黏弹性路面响应及变形分析

虚拟轨道列车作为一种新兴的交通工具,充分发挥了公路运输适应性强和轨道列车运输量大的特点,经调研发现该车运行线路已产生严重的永久变形。采用解耦的方式将轮胎与刚性路面相互作用模型的三向接触力提取并施加到黏弹性沥青有限元模型,针对虚拟轨道列车轮胎在匀速、完全制动及转弯3种行驶工况下沥青路面的动力学响应及永久变形进行分析研究。研究结果表明,路表剪应力和永久变形在匀速行驶时均随速度的增加而减小,其中,运行速度为20km·h^-1的路表剪应力较60km·h^-1的分别增大65%(纵向范围)、54%(横向范围);20km·h^-1较60km·h^-1的纵向、横向和垂向永久变形均增大50%左右。在纵向范围内完全制动比匀速行驶的路表最大剪应力增大66%,沿道路深度方向增大76%。纵向永久变形在完全制动时较匀速行驶时分别增大93%(10.512万次)、99%(52.560万次)、100%(105.120万次)。垂向永久变形在转弯时沿着轮胎转弯内侧累积。完全制动的剪应力最大值相较于匀速时下移0.01m。因此,从控制路面剪应力及永...     

沥青稳定碎石基层抗永久变形性能试验研究

抗永久变形性能是沥青稳定碎石基层的重要性能指标.通过车辙试验,对不同级配沥青混合料在不同时间下的变形和动稳定度进行系统的研究,并对试验数据进行了分析.结果表明,在三种类型沥青稳定碎石基层混合料中,BLF类型混合料的竖向变形最小、动稳定度最大,抗永久变形性能最好.沥青稳定碎石基层由于其公称最大粒径较大、沥青用量较小,动稳...     

沥青稳定基层混合料变形性能试验研究

针对沥青稳定基层的特点 ,进行多种级配和沥青用量下的静态蠕变试验 ,根据试验结果分析了永久变形随混合料组成的变化规律 .结果表明 ,采用粗细集料搭配均匀的连续密级配和适中的沥青用量可以获得最佳的抗永久变形能力 .利用广义Burgers模型分析得出了材料的粘性变形参数———粘性变形柔量G ,并结合壳牌的车辙预估方法提出了沥青稳定基层永久变形的预估方法 .研究表明 ,蠕变试验是评价材料的抗变形性能和预估材料发生永久变形的简便、有效的方法 ,可用来指导沥青混合料的组成设计     

单轴贯入重复剪切试验研究沥青混合料永久变形

沥青路面车辙变形越发严重,降低路面使用寿命的同时大大影响行车安全.通过对比分析,提出运用单轴贯入重复剪切试验研究沥青混合料的永久变形.对高速公路沥青路面上中面层最常用的4种沥青混合料进行了不同荷载水平下的单轴贯入重复剪切试验,得到如下结论:单轴贯入重复剪切试验可以做出沥青混合料的三阶段变形;荷载越大混合料永久变形的速率越大,剪切疲劳寿命或流动数越小,当荷载大于或等于1.3MPa时改性沥青混合料在较小的荷载次数内变形过大,发生剪切破坏,而当荷载小于或等于1.1MPa时变形增加极慢,稳定地处于变形的第二阶段而不破坏;抗剪强度较大的沥青混合料抵抗剪切变形的能力较强,改性沥青混合料抵抗剪切变形的能力远大于普通沥青混合料;荷载应力水平和作用次数具有等效性.     

重复荷载作用下粘性路基土的永久变形预估

利用室内重复荷载三轴试验,研究了在含水量、压实度和偏应力影响下粘性路基土的永久变形特性,并以Tseng-Lytton路基土永久变形预估模型形式为基础,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了粘性路基土的永久变形预估模型;最后利用分层应变总和法,并结合一个典型粒料柔性基层沥青路面结构实例,计算了路基土的永久变形量.