基于细观模型多孔沥青混合料力学性能与空隙形态关系研究

为合理评价多孔沥青混合料内部细观结构与其性能的关系,应用有限元软件ABAQUS和蒙特卡洛法(Monte Carlo method),把多孔沥青混合料看作空隙和非空隙组成的二相体,考虑各相组分,建立了单轴压缩试验模拟所需的2D空隙模型,分析多孔沥青混合料的力学性能与其空隙的分布形态的关系,通过比较不同空隙形状的模型,观察其应力应变特性,得到多孔沥青混合料细观结构内部的损伤规律及其受力特点,即随着空隙边数或棱数的减少,变形增大;比较不同空隙直径范围的模型,观察其应力应变特性,得到多孔沥青混合料细观结构内部的损伤规律及其受力特点,即随着空隙直径范围的增大,多孔沥青混合料的变形增大;对比空隙形状、尺寸、空隙率不同的多孔沥青混合料细观模型变形及力学性能,从中得到力学性能较好的空隙模型,即空隙形状为二十边形,空隙直径范围为3~4 mm,空隙率为18%的多孔沥青混合料细观模型。

半刚性基层表面裂缝影响因素

为了减缓半刚性基层表面收缩裂缝,应用有限元软件ABAQUS,通过建立8结点等参单元有限元模型,对影响半刚性基层表面裂缝产生的各因素进行了力学分析。计算结果表明:材料的温缩系数越大,对降温的敏感性就越强;材料的干缩系数越大,对失水率的敏感性就越强;基层表面裂缝尖端的应力强度因子与基层温缩系数、干缩系数和基层弹性模量呈线性增长关系。故在基层的设计和施工中,应减小混合料的温缩系数及干缩系数;在强度达到要求的情况下,结合料含量取低限;基层铺筑7d内应避免重车碾压,需加强洒水养生和保温、保湿等措施。

半刚性基层材料路用性能的试验研究

通过室内试验,研究了3种半刚性基层材料(水泥碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、二灰碎石)的强度特性、断裂韧度、干缩特性及疲劳性能,比较了它们的路用性能。试验结果表明:半刚性基层材料的断裂韧度与弯拉强度具有一定的相关性;二灰碎石与水泥类稳定碎石相比,强度和断裂韧度较低,干缩性能和疲劳性能较好;水泥类稳定碎石抗弯拉强度比二灰碎石高,可弥补其疲劳寿命衰减过快的不足;用粉煤灰代替部分水泥,有广泛的工程应用前景。

基于常水头渗透试验的PAC排水和抗堵塞能力

为研究多空隙沥青路面的排水堵塞行为特性,通过自制常水头渗透测试装置,模拟多空隙沥青混合料（PAC）的循环堵塞试验,选用具有一定级配的细集料作为堵塞剂,测试其渗透系数.研究空隙率、最大公称粒径、级配类型等变化对PAC的排水及抗堵塞能力的影响规律.结果表明：PAC空隙率越大,其排水能力越强,抗堵塞的能力也越强;PAC的最大粒径变化对其排水能力没有明显的影响,但最大公称粒径较大的PAC试件抗堵塞的效果更好;与细型级配相比,粗型级配PAC的排水及抗堵塞能力更强;多孔沥青混合料PAC-13发生堵塞的位置集中在试件最上部的40 mm内,粒径为0.15~2.36 mm的颗粒则是造成混合料空隙堵塞的关键.

高等级沥青路面表面裂缝扩展规律及寿命研究

为了减缓沥青路面表面裂缝,基于断裂力学理论并应用有限元软件ABAQUS,建立了20节点等参元有限元模型,对路面表面裂缝进行数值计算,且采用Paris公式预测了表面裂缝扩展寿命,分析探讨了应力强度因子K2在表面裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对表面裂缝疲劳寿命的影响。计算表明:(1)表面裂缝的扩展只考虑偏荷载作用,在裂缝的扩展过程中,随着表面裂缝向下不断的扩展,其K2增大到一个峰值后,再缓慢下降。(2)在路面结构参数正常取值的范围内,对表面裂缝扩展寿命影响较大的是面层厚度、面层模量、基层模量,而土基模量、底基层厚度、底基层模量、基层厚度对表面裂缝扩展寿命的影响很小。

高等级沥青路面基层底裂缝扩展规律

在断裂力学理论基础上,应用有限元软件ABAQUS,采用20结点等参元有限元模型,对路面基层裂缝进行数值计算。并采用P-M准则和Paris公式预测了基层裂缝扩展寿命,分析探讨了应力强度因子K1和K2在基层裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对基层疲劳寿命的影响。计算结果真实反映路面结构的现象和规律,可为高等级公路抗裂设计提供依据。

高等级沥青路面基层底裂缝三维数值分析

裂缝尖端应力强度因子是判断裂缝开裂扩展的重要指标,本文应用有限元软件ABAQUS,建立了20结点等参立方体单元的有限元模型,采用奇异等参元法及断裂力学理论,对路面基层裂缝问题进行了数值分析,分析探讨了路面结构参数对基层裂缝应力强度因子的影响及应力强度因子K1和K2在基层裂缝扩展过程中的变化规律,并预估了裂缝的扩展寿命。计算结果真实反映路面结构的现象和规律,可为高等级公路抗裂设计提供依据。

沥青路面表面纵向与横向疲劳裂缝扩展研究

基于自上而下的表面纵、横向疲劳裂缝严重影响沥青路面的使用品质,首先分析表面疲劳裂缝的形成机理,然后采用奇异等参元法及断裂力学理论,应用有限元软件ABAQUS,建立20结点等参立方体单元的有限元模型,数值计算路面表面纵、横向疲劳裂缝扩展,探讨表面纵、横向裂缝疲劳扩展的规律。计算表明:①表面纵、横向裂缝扩展只考虑偏载作用,随着裂缝向下扩展,其K2是增大到一个峰值后,再由此下降。裂缝扩展前期,纵、横向裂缝的K2差别不大,而在中后期,纵向裂缝的K2要大于横向裂缝。②各路面结构参数中面层厚度h1和模量E1及基层模量E2对表面纵、横向裂缝扩展影响较大,其它参数(土基模量E0、底基层厚度h3和模量E3、基层厚度h2)则影响很小。

多空隙沥青混合料排水及抗堵塞性能研究

选用具有一定级配的细集料与水混合作为堵塞剂,借助路面渗水仪进行多空隙沥青混合料(PAM)的多周期排水堵塞试验,测定其渗水系数,研究空隙率(VV)、最大公称粒径(NMAS)、混合料级配、堵塞剂及沥青种类等对PAM排水及抗堵塞性能的影响规律.结果表明:集料最大公称粒径为1.18mm的堵塞剂比集料最大公称粒径为0.60 mm的堵塞剂更易堵塞PAM试件空隙;PAM连通空隙率越大,其排水性能越强,抗堵塞性能也越强;PAM的最大公称粒径变化对其排水能力没有明显影响,但最大公称粒径较大的PAM试件的抗堵塞性能更好;与细型级配PAM相比,粗型级配PAM的排水及抗堵塞性能更强;不同沥青种类对PAM排水及抗堵塞性能影响不大.

钢桥面浇注沥青混凝土铺装施工关键技术研究

为保障浇注沥青混凝土的施工质量,提升钢桥面沥青铺装使用性能,依托南京长江第四大桥钢桥面浇注沥青铺装工程,通过动稳定度、流动度、贯入度和低温弯曲等试验对升温搅拌时间、流动度和碎石撒布等几项施工关键技术进行研究,提出了相关施工技术控制指标。研究结果表明,浇注沥青混凝土升温搅拌时间以3~3.5h为宜;提出并实践的折线熨平板摊铺工艺,可保证钢桥面高温摊铺受热变形下的铺装设计厚度;增大碎石粒径和增加撒布量均可适当提高浇注沥青混凝土的高温稳定性,确定采用13.2~19mm粒径的预裹碎石,撒布量控制为11~12kg/m^2,且最佳碎石压入时机为浇注沥青混凝土铺装层内部温度不宜低于180℃。

基于神经网络的沥青路面基层裂缝应力强度因子预测模型

沥青路面裂缝尖端应力强度因子是判断裂缝扩展的重要指标,然而应力强度因子是路面材料及结构参数的复杂函数,针对其计算的复杂性,本文根据神经网络理论,考虑了荷载、裂缝长度、基层模量及厚度、面层模量及厚度和底基层模量等主要因素,采用三层BP网络近似计算沥青路面基层裂缝的应力强度因子,建立了沥青路面基层裂缝应力强度因子的预测模型。通过大量的计算与验证,训练好的BP网络精度高、速度快、泛化能力强,且易于实现,可以应用于工程设计与验算。

浇筑式沥青混凝土性能影响因素研究

浇筑式沥青混凝土具有较高的变形随从性而在钢桥面铺装上得到了很多的应用,为研究浇筑式沥青混凝土的性能影响因素,采用4种合成级配、3种沥青用量,系统评价了各因素对浇筑式沥青混凝土性能的影响。通过流动度试验和贯入度试验确定最佳含油量,由高温车辙试验和低温弯曲试验进行路用性能检验。研究表明,级配形式和沥青含油量变化对混合料的性能指标的影响较大,因此,实际施工时应严格控制混合料的级配和沥青用量。

半刚性基层沥青路面反射裂缝扩展及寿命研究

基于半刚性基层沥青路面反射裂缝严重性,应用断裂力学理论及有限元软件ABAQUS,建立20结点等参有限元模型,数值模拟沥青路面反射裂缝的扩展,并应用Paris公式预估其疲劳扩展寿命,分析探讨反射裂缝扩展过程中应力强度因子K2的变化规律及路面结构参数对其扩展寿命的影响.计算表明:(1)沥青面层反射裂缝的扩展只考虑偏荷载作用,K2随着裂缝的扩展不断增大,初期扩展速度较慢,后期扩展速度急剧增加,直至破坏.(2)路面结构参数中,面层厚度、基层模量、底基层厚度、底基层模量和土基模量的增加对面层反射裂缝疲劳扩展寿命有利,而面层模量和基层厚度的增加则不利于面层反射裂缝的疲劳扩展.

级配碎石沥青路面表面裂缝扩展及寿命分析

为研究级配碎石基层结构的防裂缝效果,利用商业有限元程序Abaqus,建立了20结点等参立方体单元的有限元模型。采用奇异等参元法及断裂力学理论,计算分析具有级配碎石基层的半刚性基层沥青路面表面裂缝的扩展规律,并按裂缝产生和裂缝扩展两阶段方法,计算预估其相应的疲劳寿命。结果表明,级配碎石结构可提高沥青路面表面裂缝疲劳寿命,当级配碎石基层厚度为15～25cm时,可以达到较好的抗裂效果。

“四维一体”式土木工程专业实践教学体系革新

依据土木工程专业卓越工程师的教育培养计划,结合土木工程专业实践教学体系的改革研究和探索,本文提出了适合于土木工程专业的"四维一体"式的实践教学新体系,并在该体系的实践教学中,注重结合学生基本技能、设计综合能力、工程实践创新能力及工程应用能力的培养,以期培养出具有创新能力的高素质的土木工程专业毕业生。

沥青加铺层反射裂缝有限元分析

以烟(台)青(岛)一级公路烟台段试验路为应用研究对象,应用大型商业通用有限元软件ABAQUS计算分析了沥青混凝土加铺层反射裂缝的受力特性,为加铺层的结构设计和材料设计提供依据。研究表明:随着沥青加铺基层厚度的增加,控制着路面裂缝扩展的剪切型应力强度因子KⅡ呈减小趋势;沥青稳定碎石模量对加铺层的抗裂性能有重要影响,裂缝尖端的应力强度因子将随着加铺基层模量的增大而增大;大粒径碎石沥青加铺基层中孔洞的存在极大地消减了裂缝尖端的应力集中,有助于阻碍裂缝的进一步发展。

半刚性基层与柔性基层沥青路面结构分析

应用路面专用软件Bisar对半刚性基层和柔性基层沥青路面结构进行的应力分析比较结果表明:柔性路面与半刚性路面的结构特点存在明显区别。只有了解各自的结构特点,才能进行合理的路面结构设计。

思维导图在《路基路面工程》教学中培养学生创新能力

路基路面工程是土木工程、道路桥梁与渡河工程及交通工程等相关专业的核心课程,其知识点即多又杂,教学学时紧张,其课堂教学的主要任务应该是如何快速有效地帮助学生掌握众多的知识点。本文研究了在路基路面工程课程教学中运用思维导图,提高课堂教学效果的方法,为促进学生创新思维能力发展创造良好的课堂学习环境,进而推动路基路面工程课程的教学改革。

半刚性基层、底基层应力影响因素正交法分析

在分析影响半刚性基层、底基层层底弯拉应力因素的基础上,应用正交试验方法分析了影响基层、底基层层底弯拉应力各因素的敏感性,并采用极差及方差分析法对各因素敏感性进行了评价。分析表明,影响基层底拉应力最大的因素是层间约束,而影响底基层底拉应力最大的因素是基层厚度,合适的基层厚度是获得最佳路用性能的保证。

卓越工程师目标下沥青及沥青混合料课程教学改革

为全面提高工程教育人才培养质量,在"卓越工程师教育培养计划"指导下,针对目前沥青及沥青混合料课程教学中存在的问题,从其课程特点出发分析了教学执行困难的根本所在,在转换教学观念、提高教学手段、改进教学方法等方面论述了沥青及沥青混合料课程教学实践,旨在提高沥青及沥青混合料课程教学质量和培养学生综合能力,达到培养卓越工程师的目的。