大粒径级配碎石在旋转轴压下永久变形规律

为研究大粒径级配碎石在重复荷载作用下的永久变形规律,在道路材料旋转振动压实仪的基础上提出大粒径级配碎石混合料振动旋转压实室内研究制样方式,并采用旋转轴压重复荷载施加方式对成型试样施加重复荷载,最后引入AASHTO和Monismith模型对变形数据进行拟合。结果表明:当重复旋转轴压荷载等级低于200 kPa时,试样变形最终将趋于稳定,当荷载等级在240~320 kPa时,变形将缓慢累积且增速渐趋变缓,当荷载等级≥360 kPa时,变形将快速累积且增速保持在较高水平;AASHTO模型对低等级重复荷载作用下的累积变形拟合效果更好,Monismith模型对高等级重复荷载作用下的累积变形拟合效果更佳;旋转轴压荷载值、试样含水率和模型拟合参数的变化具有一定的关联。

无砟轨道泡沫混凝土路基碎石夹层结构动力特性试验研究

为研究无砟轨道泡沫混凝土路基碎石夹层结构的动力特性和长期动力稳定性,建立夹层结构足尺试验模型,开展变频加载和循环加载试验。研究结果表明,在变频动载作用下,夹层结构的振动加速度、动位移和动土压力呈增大规律但无峰值出现,表明夹层结构未产生共振现象;为降低加载频率对比值系数的影响,建议采用底座板与路基面之间振动位移比值系数作为基床或级配碎石夹层对无砟轨道结构支承状态分析的判据。循环动载作用下,夹层结构的振动加速度、动位移和动土压力在加载至100万次后趋于稳定;相较传统土石填料路基,泡沫混凝土层能更好地均化上部荷载;经200万次动载作用后,试验模型总累积沉降为0.898 mm,碎石夹层的压缩变形占总累积沉降的82.9%。试验结果表明,在无砟轨道结构与泡沫混凝土层之间设置厚度为0.7 m的级配碎石夹层,可为线路提供平顺性和稳定性。

基于机器学习的高速铁路级配碎石压实质量主控特征与预测研究

完善高速铁路路基级配碎石压实标准对实现振动压实质量高精度智能预测具有重要意义。首先,开展振动压实试验,基于多参数协同测试方法,探究级配碎石最大干密度ρdmax确定方法;其次,在大量试验数据基础上建立级配碎石特征与ρdmax之间的关系,并采用灰色关联度分析算法明晰影响ρdmax的主控特征;最后,将级配碎石主控特征作为输入特征建立预测ρdmax的机器学习(machine learning,ML)模型,并基于ML模型预测性能三层次评价方法确定最优ML模型。结果表明:力学参数动刚度K rb曲线“拐点”对应的压实时间T lp为级配碎石最佳振动时间,进一步通过T lp确定级配碎石ρdmax;明晰影响级配碎石ρdmax的主控特征为最大粒径d max,级配参数b、m,扁平细长颗粒Q e以及洛杉矶磨耗LAA;综合三层次优选结果,各ML模型综合评价指标CEI由小到大分别为:ANN(artificial neural network)模型(1.8797)、SVR(support vector regression)模型(2.9646)、RF(random rorest)模型(4.5040)、Ridge(ridge regression)模型(6.2394)和DT(decision tree)模型(7.1319),ANN模型预测性能最优。研究成果可为高速铁路路基压实质量控制提供新标准,并对路基智能施工提供理论指导。

新型水泥路面冷再生机组再生水泥稳定碎石试验研究

利用新型RH-S85旧水泥路面就地冷再生机组,采用铣刨、鄂破与反击破的综合方式完成废旧水泥混凝土面板二次破碎,解决了传统单次方法破碎颗粒度较大的问题。通过筛分级配、无侧限抗压强度等试验,研究了破碎再生集料的级配特征以及再生水泥稳定碎石混合料强度特性。结果表明:经RH-S85机组二次铣刨后的再生集料,大部分粒径级配处于规范的上下限范围内,但φ0.6 mm以下的细集料数量偏多,超出了级配上限,经调整后符合规范要求。随着水泥含量的增加,再生集料形成的水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈线性增加,最佳含水量呈对数增加,无侧限抗压强度呈指数递增。控制适量水泥剂量情况下,利用RH-S85机组再生集料制备的再生水泥稳定碎石混合料强度符合各类交通条件的规范要求,可有效实现节约环保目的。

水泥稳定级配碎石基层施工技术要点

临洮(安家咀)至临夏公路工程中,采用为水泥稳定级配碎石作为基层,其工程量为88549.2 m^(3)。为保证基层施工质量,重点对多工序进行质量控制。

国省干线养护工程大粒径级配碎石基层承载性能研究

通过现场承载力检测,研究了大粒径级配碎石基层承载性能。分析了重载交通量对大粒径级配碎石承载力形成机理及影响规律:承载力随重载交通作用次数分为明显增长阶段、增长缓慢阶段、无变化或降低阶段;研究了大粒径级配碎石承载力均质化提升机理:从全线整体弯沉情况分析,降低全线旧路弯沉离散程度,减缓旧路承载力的不均匀性。从局部变形进行研究,荷载作用区域,其顶面弯沉盆曲线斜率要小于旧路顶弯沉曲线斜率,加强路面变形协调性及对荷载传递扩散性,减缓应力集中现象;现场实测反算得到了大粒径级配碎石基层回弹模量约在700 MPa~850 MPa水平之间,较普通级配碎石模量回弹模量增长约在20%~320%,承载能力有较大幅度提升。

基于均衡性能的大粒径级配碎石基层施工关键技术

本文通过分析大粒径级配碎石施工及力学特点,研究基于性能均衡的大粒经级配碎石基层原材质量控制、施工级配优化、离析控制及处置关键技术。基于大粒级配碎石受力及施工特点,提出了大粒径级配碎石原材质量控制关键指标;确定了离析控制与嵌缝密实关键筛孔,并通过现场试铺验证了关键筛孔通过率,得到了大粒径级配碎石性能均衡施工级配控制范围;研究了大粒经级配碎石施工离析行为规律,针对不同施工环节离析行为特点,提出了大粒径级配碎石基层离析控制措施及离析病害处置关键技术。

砂岩机制细集料在级配碎石基层中的应用研究

近年来,随着我国“一带一路”政策和非洲区域经济发展,中资企业在非洲公路建设项目日益增多,在保证工程质量的前提下,降低成本,获得外方业主、监理的认可是海外建设者努力的目标。该项研究以西非几内亚CMD项目中PK0~PK83基层级配碎石施工为背景,采用砂岩机制细集料代替部分石粉,通过技术数据论证,确定最佳掺配比例,并取得国际监理批准使用。砂岩机制细集料有着含泥量低,板结效果较好的特性,适量掺入一定程度能改善了基层级配碎石技术性能,在降低施工成本的同时,提高了路面基层质量,从而延长了公路本身的使用寿命。

高速公路路面级配碎石垫层施工技术应用研究

进入21世纪以后,我国高速公路建设质量持续提升,施工技术不断进步。在高速公路路面施工中,级配碎石垫层施工技术颇为常用,该技术施工流程衔接紧密,工艺完整,能够有效提高路面施工质量。随着交通基础设施的不断发展,高速公路作为连接城市的重要交通网络,其建设质量直接关系到人们的出行安全和道路使用寿命。在高速公路路面施工中,级配碎石垫层作为一种重要的施工技术,对于提升路面的承载能力、耐久性和抗裂性具有重要作用。以某高速公路工程为例,采用了文献分析、实地考察、统计分析等方法,首先分析了级配碎石垫层施工技术在高速公路路面施工中的应用意义,其次探讨了该技术在高速公路路面施工中的应用措施,最后提出了技术应用建议,希望能为公路工程施工建设提供借鉴。

水泥剂量及集料级配对水泥稳定碎石强度影响的试验研究

水泥稳定碎石作为基层材料应用广泛,具有经济环保、承载能力强、施工便捷等优点,但如何科学合理设计水泥剂量及集料级配,提高水泥稳定碎石路面性能,仍是当前道路建设亟需解决的问题。本文通过设计多组不同的水泥剂量及集料级配,通过试验研究水泥剂量及集料级配对材料强度的影响,为水泥稳定碎石的施工和设计提供试验数据和理论支持。

级配碎石裂缝缓解层防裂机理及足尺疲劳试验

反射裂缝是旧水泥混凝土路面沥青加铺层的主要病害之一,目前尚无理想的解决方法,针对这一问题,提出了采用级配碎石作为裂缝缓解层的方法。对级配碎石层的防裂机理进行了分析,采用大型反射裂缝试验台架进行了设置级配碎石层及其他对比结构层的加铺层疲劳破坏试验,模拟了沥青加铺层荷载型及温度型反射裂缝的产生、发展过程。结果表明,级配碎石防裂效果最好,玻纤格栅和土工布的防裂效果次之,普通沥青混凝土加铺层防裂效果最差。

级配碎石上基层沥青路面合理结构参数分析

目的推荐适应轻、中交通等级下级配碎石上基层沥青路面合理结构理论参数.方法结合辽宁省级配碎石基层沥青路面的实际工程,拟定路面结构,利用有限元软件计算各结构参数变化对弯沉、沥青层底拉应力设计指标的影响,通过弯沉反算累计当量轴次,综合分析给出适应轻、中等级交通量的合理路面结构.结果级配碎石上基层沥青路面结构对级配碎石层模量、面层厚度变化较为敏感;当级配碎石达到一定模量以上时,级配碎石层厚度对路面结构影响较小,在轻、中交通荷载作用下,推荐级配碎石上基层沥青路面级配碎石层厚度为12～15 cm,面层厚度为5～15 cm.结论在轻、中交通荷载作用下,合理的级配碎石上基层沥青路面能够在防治反射裂缝同时,较好地满足交通荷载需求.

级配碎石排水性能及基层排水系统研究

在半刚性底基层和面层之间设置级配碎石基层,可有效解决半刚性基层沥青路面结构排水性能差的缺陷。采用自行研制的渗透仪测试了6种不同空隙率级配碎石的渗透系数,计算了自由水在级配碎石基层的渗流时间和渗流路径,用路面渗水仪比较分析了级配碎石和水泥稳碎石的透水效果,设计了两种路面内部基层排水系统。结果表明,渗透系数与空隙率有很好的相关性,随着空隙率增加,级配碎石的渗透系数增加;渗入水在路面结构内的渗流时间缩短,排水性能提高;级配碎石基层具有良好的排水效果,可减少水损害的发生。通过设计的基层排水系统,可将级配碎石基层中的水排出路面结构以外。

级配碎石动三轴试验离散元模拟

为了研究级配碎石的力学性能,使用离散元方法模拟了级配碎石的动三轴试验。针对级配碎石材料的组成特点,提出了生成级配碎石离散元试件的方法,将粒径小于1.18 mm的碎石颗粒简化为黏结力来等效替代。使用一种数值伺服机制通过不断调整墙体径向速度的方法实现了恒定虚拟围压的施加,并通过离散元软件PFC2D中的FISH语言编写用户子程序,实现了正弦波荷载的模拟以及加载和卸载的模拟。通过室内试验测量了8组级配碎石的回弹模量,并使用离散元方法模拟了这8组级配碎石的动三轴试验。对比了这8组级配碎石回弹模量的离散元模拟结果和实验室实测结果。比较结果表明,利用离散元模拟得到的回弹模量和实测结果非常吻合。

基于剪切性能的级配碎石关键筛孔合理范围确定

利用自行研制的柔性材料剪切性能测试仪,通过级配碎石抗剪切性能试验研究,分析了不同筛孔及其通过率对级配碎石剪切性能的影响.结果表明:级配碎石剪切强度随4.750 mm和0.600mm筛孔通过率的增加近似呈抛物线趋势变化,随2.360 mm筛孔通过率的增加呈平卧的反'S'形状变化,随0.075 mm筛孔通过率的增加总体上单调增加;对于最大粒径为31.500mm、泰波公式指数为0.5的级配碎石,4.750、2.360、0.600、0.075 mm筛孔均应视为关键筛孔进行控制;以剪切强度大于520.5 kPa为控制指标,推荐关键筛孔4.750、2.360、0.600和0.075 mm基于剪切性能的通过率合理变化范围分别为35%～44%、22%～37%、10.0%～17.5%和2.0%～7.5%.

基于图像技术的水泥稳定级配碎石加载损伤特征研究

采用工业CT扫描及分析技术手段,对5种不同级配特征水泥稳定级配碎石孔隙分布状态和其中两种混合料的裂纹扩展规律开展研究,讨论了级配对于孔隙分布特征及裂缝类损坏特征的影响。结果表明:经对断层图像分析发现孔隙面积的分布频数与级配的分形维数具有良好的相关性;静态压实的试件,孔隙沿圆柱形试件纵向的分布并不均匀,上端的孔隙率大于下端。另一方面,两组进行单轴压缩的试验表明,水泥稳定级配碎石的准脆性材料特征明显,裂纹的出现对应着材料力学性能的劣化,裂纹增量与荷载的相关性表明:裂纹增量随荷载增加呈现指数增长;从断层图像所反映的裂缝看,端部约束作用将导致试件纵向中间部位的裂缝扩展明显大于端部;连续级配的水稳级配碎石裂缝呈环形分布,而骨架结构的水稳级配碎石的裂缝基本随机分布。

低水泥剂量稳定级配碎石基层典型结构分析

目的找寻适应不同交通等级的合理的低水泥剂量基层沥青路面结构.方法拟定低水泥剂量级配碎石基层沥青路面结构,利用有限元软件计算以低水泥剂量稳定级配碎石取代半刚性基层后对弯沉、沥青层底拉应力等设计指标的影响,并结合交通荷载分析各结构层厚度组合合理性.结果轻交通等级下,推荐使用5 cm普通沥青混凝土面层+22 cm水泥质量分数为3%的低水泥剂量稳定级配碎石单基层;中交通等级下,推荐采用上基层厚度大于15 cm的水泥质量分数为2.5%的低水泥剂量稳定级配碎石,半刚性下基层厚度至少为20 cm结构组合形式;重交通等级下,推荐采用15 cm水泥质量分数为2.5%的低水泥剂量稳定级配碎石上基层和15 cm+20 cm半刚性双基层结构组合.结论在重、中交通荷载作用下,合理的低水泥剂量级配碎石基层能够在防治反射裂缝同时,较好地满足交通荷载需求.

级配碎石上基层沥青路面结构力学响应分析

目的研究级配碎石上基层沥青路面结构力学响应规律,为级配碎石上基层沥青路面结构设计提供理论依据.方法采用ABAQUS有限元分析软件,建立路面结构计算的三维有限元模型,通过改变级配碎石基层的模量和厚度,将半刚性基层沥青路面和级配碎石上基层沥青路面结构力学响应结果进行对比分析,并以此计算结果,从材料弯拉疲劳的角度,对级配碎石上基层沥青路面的疲劳寿命进行的分析.结果级配碎石模量和厚度的变化对沥青面层的剪应力、层底拉应力,以及半刚性基层层底的拉应力都有不同程度的影响,建议级配碎石层厚度为12 cm,模量值应选取350~500 MPa进行设计.结论只要合理设计级配碎石基层的厚度和提高模量,该种结构具有较好的应用前景.

水泥赤泥稳定级配碎石基层的性能研究

通过对水泥赤泥稳定级配碎石混合料原材料的物理性能、混合料最佳含水量的测定以及配合比设计，从室内无侧限抗压、劈裂强度、弹性模量、室内回弹模量、抗冻性及固化机理几个方面，分析研究了水泥赤泥稳定级配碎石的特性。研究结果表明：掺加赤泥的混合料的各种性能均优于未掺加的混合料，根据各室内试验结果最终确定了混合料中赤泥的最佳掺量范围为10％～16％。

超载下倒装式沥青路面结构有限元分析

本文利用ANSYS有限元软件对沥青路面结构建立三维有限元模型,并施加不同轴载,研究超载以及级配碎石层对沥青路面结构响应量的影响,分析了半刚性沥青路面结构各项力学响应量。分析结果表明:随着轴载的不断增加,级配碎石层的设立可以明显减小沥青路面结构半刚性基层层底拉应力和路基顶面压应变指标。其中,半刚性层底拉应力减小23%,路基顶面压应变减小12%。