基于构型力断裂准则的骨料干涉作用分析

为研究沥青混凝土内部裂纹初始构型(如裂纹初始偏转角,空间位置)的改变对裂纹扩展路径以及裂纹扩展方式的影响,以裂尖构型力为断裂准则,通过扩展有限元XFEM建立具有不同初始构型的裂纹模型,模拟裂纹经过单骨料和非对称双骨料的情况;从裂纹扩展路径和裂尖构型力变化等方面分析骨料干涉作用下裂纹初始构型对裂纹扩展的影响.结果表明:1)在单骨料干涉作用下,裂尖构型力随骨料与初始裂尖夹角的增大而逐渐增大,表明骨料对裂纹扩展的干涉作用逐渐减弱,当其超过60°后,骨料对裂纹扩展的干涉作用可忽略不计;2)在非对称双骨料干涉作用下,随着骨料圆心连线与x轴夹角的增大,双骨料对裂纹扩展干涉作用愈加明显,当其大于45°时,裂尖构型力明显偏小,即骨料对裂纹扩展表现出“止裂”效果;3)当裂纹初始偏转角发生改变时,单骨料与非对称双骨料对裂纹扩展的干涉作用具有相似性,其裂尖构型力随偏转角增大呈现先增加后减小的趋势;4)当偏转角为45°时,裂尖构型力偏大,意味着裂纹趋于非稳定状态,骨料对裂纹扩展的抑制效果较弱,致使骨料对沥青混合料抗裂性能的提高受到一定限制.

基于综合性能的OGFC沥青混合料配合比设计优化研究

目的研究集料级配、沥青用量、纤维掺量对排水式沥青混合料性能的影响,对排水式沥青混合料进行配合比设计,推广应用排水式沥青混合料.方法选取动稳定度、低温弯曲应变、渗水系数、疲劳寿命及冻融劈裂强度比作为性能评价指标,分析不同级配类型、沥青用量、纤维掺量对排水式沥青混合料性能的影响规律.再利用正交试验方法,并结合综合评分法,开展排水式沥青混合料配合比优化试验研究.结果排水式沥青混合料综合性能最佳的配合比方案:级配中值、沥青质量分数4.3%、纤维掺量0.2%,可有效提高排水式沥青混合料路用性能.结论试验得到了排水式沥青混合料的最佳配合比,可以为排水式沥青混合料配合比设计提供工程技术指导.

基于MEPDG高寒地区沥青路面结构性能预测

为揭示特殊环境对路面性能的影响,采用力学-经验法(MEPDG),对比分析了半刚性和全厚式2类沥青路面的损坏发展及其性能衰减趋势。研究表明,由于MEPDG设计法引入气候模型EICM,在路面结构性能预测对环境因素的考虑更为充分,在面层厚度及结构总厚度相同的条件下,全厚式结构的纵向及网状裂缝发展速度更快,但横向开裂少、平整度衰减慢,虽然其后期使用性能指数PQI下降略快,但行驶质量指数RQI始终优于半刚性结构,全厚式结构适合作为高寒地区的优选结构。

注浆式高粘弹改性沥青混合料性能试验研究

注浆式改性沥青混凝土是一种以开级配改性沥青混合料为母体结构,注入一定的注浆材料而形成的半柔性新型路面结构。通过室内试验,分别对排水式改性沥青混合料、注浆式沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性等路用性能进行了测试,并通过钻芯取样法对试验路段的铺筑效果进行了评价分析。结果表明:用高粘弹改性沥青作为胶结料的排水式改性沥青混合料路用性能优良;采用高模量纳米注浆材料注浆后形成的注浆式高粘弹改性沥青混合料可进一步提升路用性能,尤其是其高温稳定性及水稳定性得到显著提升;现场试验性应用表明,注浆技术现场施工铺筑效果良好。研究成果为注浆式高粘弹改性沥青混合料的设计与施工提供了技术支撑。

基于熵权的TOPSIS钢桥面防水黏结材料组合体系优选分析

为合理选择钢桥-沥青混凝土铺装结构防水黏结材料,首先,制作含不同防水黏结材料组合体系的钢板-沥青混凝土复合试件,并在低温(0℃)、常温(25℃)和高温(70℃)环境下分别测试复合试件的拉拔强度(Direct Tensile Strength,DTS)、直剪强度(Direct Shear Strength,DSS)和45°斜剪强度(Skew Shear Strength,SSS)。同时,利用UTM万能试验机测试常温(25℃)状态下复合试件的疲劳寿命。构建包括拉拔强度(DTS)、直剪强度(DSS)、45°斜剪强度(SSS)、疲劳寿命(Fatigue Life,FL)和材料成本(Materials Cost,MC)在内的钢桥面防水黏结材料评价指标体系。利用"信息熵"理论对评价指标的权重进行求解,结合逼近理想解排序(TOPSIS)方法,比较不同防水黏结材料组合体系的综合性能,建立基于熵权-TOPSIS钢桥面防水黏结材料组合体系优选模型,并获取优选结论。最后,通过图像二值化验证优选结论。结果表明:图像二值化分析结果与基于熵权-TOPSIS防水黏结材料组合体系优选模型得出的优选结论一致,验证了熵权-TOPSIS方法在钢桥面防水黏结材料优选设计中的有效性。该模型排除了人为主观因素影响,可为钢桥面防水黏结材料选择提供一种客观有效的方法。

低等级道路常温沥青混合料性能测试方法与关键指标

在参考热拌沥青混合料的试验方法和控制指标的基础上,针对一种常温沥青混合料强度的形成特点,对其强度性能、黏聚性能、高温稳定性、储存稳定性设计了相应的测试方法,提出了相应的技术指标及指标建议值。试验结果表明,该常温沥青混合料具有较好的高温稳定性、储存稳定性;初期强度较小,但成型强度满足低等级道路路面要求。研究成果可为低等级道路常温沥青混合料在工程中的应用提供技术参考。

新型填充式桥梁伸缩缝改性沥青混合料路用性能试验

桥梁伸缩缝受桥梁整体结构挤压、车辆荷载及温度荷载的反复综合作用,易产生局部沉陷、拥包及界面开裂等病害,属于桥梁构造的薄弱部位。为提高桥梁伸缩缝的路用性能,本研究选用一种新型改性沥青桥梁伸缩缝专用沥青混合料,测试并分析其高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、疲劳性能、拉伸性能、黏结性能等路用性能,对比分析了不同试验温度条件下性能的变化规律。结果表明：该新型桥梁伸缩缝专用沥青混合料具有良好的路用性能,尤其其抗拉强度、黏结强度及线收缩系数等性能优异,能够满足桥梁伸缩缝反复伸缩的变形要求。研究成果为改性沥青桥梁伸缩缝材料的设计和施工提供了的试验支撑。

基于压-直剪试验的沥青路面层间剪切疲劳特性

为探讨沥青路面在车辆荷载作用下的层间剪切疲劳特性,利用自主研发的压-直剪试验加载装置,对含层间界面的沥青混合料复合小梁进行层间压-直剪剪切疲劳寿命测试。通过改变3种环境温度(25℃、35℃、45℃)、2种黏层油用量(0.3、0.5 L/m^2)、5种剪切应力水平(0、0.03、0.06、0.1、0.2 MPa)及4种压应力水平(0.16、0.18、0.2、0.22 MPa)等试验条件,研究上述因素对复合小梁试件层间剪切疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:随着温度升高,在25℃~45℃区间,0.3、0.5 L/m2黏层油用量下的层间疲劳寿命平均降幅分别为47.12%、72.79%,黏层油用量较多时层间剪切疲劳寿命对温度变化更敏感;随温度升高,在相同温度梯度内,相对常温区间段[25℃,35℃)小梁层间剪切疲劳寿命的变幅大于相对高温区间段[35℃,45℃];随着压应力水平增大,层间剪切疲劳寿命也逐渐增大,但其增大趋势随着温度升高逐渐减弱,当温度为45℃、压力0.2 MPa时,层间疲劳寿命仅521.8 s;随着剪切应力增大,在25℃、35℃、45℃条件下,层间剪切疲劳寿命下降速率(分别为k1、k2、k3),存在k2>k1、k2>k3的关系,且常温(25℃)状态下剪切应力对层间剪切疲劳寿命的影响不明显,而高温(45℃)状态下层间剪切疲劳寿命整体水平较低,剪切应力增大时其层间剪切疲劳寿命衰减效果也不明显。