碱激发矿渣再生骨料半刚性基层性能

以不同掺量矿渣水泥搭配碱性激发剂制备水泥稳定再生骨料混合料,通过力学试验、电镜扫描和弯曲疲劳试验研究混合料力学性能、微观性能和疲劳性能演化规律。结果表明:相同水泥掺量下,水泥稳定再生骨料混合料的力学性能比天然骨料混合料差,由天然骨料到再生骨料,混合料的最大干密度减小、最佳含水率增大;通过加入碱性激发剂和矿渣,水泥稳定再生骨料混合料力学性能有所提高,超越了天然骨料混合料,在4.0%矿渣水泥掺量时达到特重交通要求;结合力学实验数据和电镜扫描观察,水玻璃作碱性激发剂效果比NaOH好,并且分别存在一个最佳浓度6%和4%,促进混合料的水化过程;随着养生龄期的增长,混合料的疲劳寿命持续增大,疲劳损伤逐渐减小,延长养生龄期既能提高混合料的疲劳寿命,又能降低混合料的疲劳损伤。

磷石膏对半刚性基层材料的作用机理

在试验研究基础上 ,采用 X射线衍射进行定量分析 ,用电镜进行微观结构分析 ,第一次发现磷石膏与火山灰反应产物生成新产物 (单硫型水化铝酸钙 ) 。

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。

具有碎石基层的半刚性沥青路面合理结构研究

本文在充分考虑碎石基层非线性特性的基础上，采用弹性多层体系迭代方法全面分析了具有碎石上基层的半刚性沥青路面路表弯沉、面层底面及半刚性基层底面弯拉应力，建立了路面结构层厚度与路面抗疲劳寿命的关系，并在此基础上提出了适应于重交通道路的碎石基层半刚性沥青路面合理结构。

半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性研究

针对半刚性材料作为长寿命沥青路面基层使用问题,通过拟定典型路面,采用BISAR3.0计算了不同沥青层厚度下半刚性基层沥青路面的承载能力和疲劳寿命,分析了沥青层加厚对半刚性基层的基层应力和半刚性材料干缩、温缩的影响,研究了半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性。结果表明:相同荷载作用下,沥青层厚度增加,半刚性基层层顶压应力和层底拉应力明显减小,基层疲劳寿命大幅提高;半刚性基层受温度、水等外界因素影响明显减弱,半刚性基层的开裂、冲刷和路面反射裂缝等问题得以有效控制。

半刚性路面疲劳特性的环道试验研究

通过室内环道试验，对半刚性基层沥青路面基层、底基层材料的疲劳衰减规律进行了深入研究，研究表明底基层为半刚性路面的临界荷位与半刚性材料的应变疲劳规律取决于其应变状态，通过实测应变与理论应变的对比分析，认为各层应变值与用抗压回弹模量的计算应变值较吻合，建议在弯沉和弯拉应力（应变）验算时统一采用抗压回弹模量。

既有半刚性基层沥青路面大修处治策略

为了科学地进行高等级公路既有半刚性基层沥青路面结构大修处治策略,利用Abaqus有限元软件建立路面结构分析模型,分析了路面结构层参数对半刚性底基层抗疲劳寿命的影响,并应用北京市高速公路典型路段的实际数据对计算结果进行了工程验证分析,提出了既有半刚性基层沥青路面大修处治策略.研究结果表明:基层厚度、底基层厚度、面层厚度、交通荷载大小对半刚性底基层疲劳寿命的影响较为显著,路基模量和底基层模量的影响次之,面层模量和基层模量等路用材料刚度的影响相对较小.高速公路实际应用状况也表明:沥青路面首次大修年限与沥青面层总厚度的相关性相比路面结构总厚度更加显著,较厚沥青面层的路面结构具有较长的使用寿命;材料模量出现一定衰变,并不影响路面结构的耐久性基础,旧路结构通过加铺增加面层厚度,在不进行全面翻修改造的情况下,仍可以使路面结构具有充足的耐久性,延长其使用寿命.

沥青稳定基层与半刚性基层疲劳设计分析

分析了基层底面拉应力随轴重以及基层参数的变化关系 ,从疲劳寿命设计的角度考虑沥青稳定基层与半刚性基层的疲劳设计特点和各自的适用范围。并就如何改善路面的疲劳寿命提出建议 。

移动荷载下含纵横向双裂纹沥青路面复合断裂特性

为了研究移动荷载作用下沥青路面的复合开裂的变化规律,基于断裂力学及有限元数值模拟方法,考虑沥青面层材料的粘弹性,分别研究了移动荷载作用下不同双裂纹间距、不同反射裂纹深度对面层top-down(纵向)、基层反射(横向)裂纹应力强度因子的影响,探讨了其开裂扩展特性,评估了不同移动荷载状态下面层topdown裂纹的断裂疲劳寿命.结果表明:移动荷载作用下,面层top-down裂纹以Ⅱ型扩展为主,在单裂纹及双裂纹间距为0时,分别对应其扩展最严重与最轻微情形,但双裂纹间距及反射裂纹深度对其扩展影响较小;对于基层反射裂纹,当双裂纹间距为400 mm时,最易发生Ⅰ、Ⅱ型开裂扩展,随着反射裂纹深度的增加,扩展程度也逐渐增大;不同移动荷载状态下的top-down复合型裂纹断裂疲劳寿命长短顺序为:高速最长,次之静态、低速制动最短,制动情形下的疲劳寿命仅为高速情形下的20.4%.

高速公路半刚性基层沥青路面养护检测与养护维修技术研究

以高速公路沥青路面结构、材料和轴载分布特性分析为基础 ,从养护需求角度分析了现有路面检测技术存在的问题及其解决对策 。

大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接节点疲劳性能试验研究

主跨552m的重庆朝天门长江大桥轨道横梁采用新的半刚性结构与主桁连接。为评估半刚性连接结构在公路及轻轨荷载共同作用下的抗疲劳性能,对其进行全寿命期疲劳试验研究。通过空间有限元分析,选取受力最不利的主桁E18节点与轨道横梁的连接结构为研究对象。参考美国AASHTO及英国BS5400设计规范,基于M iner疲劳损伤累积原则,得到轨道横梁半刚性连接结构的疲劳内力幅。采用1∶4缩尺模型,完成半刚性连接结构设计寿命期及超长服役期的疲劳试验。设计寿命期疲劳试验结果表明,朝天门长江大桥轨道横梁与主桁E18节点的半刚性连接在其设计寿命期内不会发生疲劳开裂,疲劳性能满足设计要求。全寿命期疲劳试验结果表明,轨道横梁上翼缘的连接角钢是半刚性连接结构的易损部位。

矿料级配类型对半刚性基层材料早期强度的影响

本文通过魏矛斯间断级配理论， 设计出优良的间断级配矿质混合料， 并通过室内试验， 研究分析了其应用于半刚性基层材料中的早期强度， 试验结果具有实际意义。

大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载

为评定公路与轻轨两用钢桁拱桥轨道横梁与主桁半刚性连接在车辆荷载作用下的疲劳损伤累积,对该构造细节在桥梁设计寿命期内车辆荷载产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究.针对我国公路桥梁设计规范暂无疲劳荷载规定的情况,参照美国AASHTO规范,建立了反映桥梁设计寿命期内真实运营状况的疲劳荷载模型,并通过全桥三维有限元分析计算了该构造细节的荷载历程.根据疲劳损伤累积理论,确定了钢桁拱轨道横梁与主桁半刚性连接的疲劳试验荷载.

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.

半刚性基层的材料特性

从强度、温度收缩和干燥收缩、抗冲刷以及疲劳4个方面论述了半刚性基层材料的特性,指出:半刚性基层材料的强度可以根据路面结构要求在一个很宽的值域内设计;半刚性基层材料的强度获得不仅要靠一定剂量的结合料,更要靠良好级配的集料;及时的保湿养生可以避免半刚性基层材料的干燥收缩裂缝;控制细料含量可以显著减小半刚性基层材料的温度收缩裂缝;通过减少细料含量、增加结合强度以及增大空隙率等合适的材料组成设计,可以显著地提高半刚性基层材料的抗冲刷性能;半刚性基层材料是应力敏感性材料,将半刚性基层放在路面中合适的层位,可以使其具有更长的疲劳寿命。

PP纤维水稳碎石抗弯韧性及疲劳性能试验研究

通过四点弯曲试验和疲劳试验，对聚丙烯（PP）纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石半刚性基层材料的弯曲韧性及疲劳性能进行了研究。试验得到两种材料的荷载-挠度曲线，按照JCI和ASTMC1018-97标准方法，计算得到两种材料的韧性指数；试验还得到材料在不同应力水平下的疲劳寿命，并回归出疲劳方程。研究结果表明，与普通水泥稳定碎石相比，体积掺量仅为0．077％的PP纤维水泥稳定碎石的抗折强度提高约10％，极限变形提高150％，JCI韧性指数提高67．7％，ASTMC1018-97韧性指数提高36．1％～79．8％，疲劳寿命提高126％～352％，增强效果十分显著。同时，基于断裂力学原理，揭示了纤维的阻裂增韧和抗疲劳机理。

水泥稳定碎石材料疲劳性能试验分析

通过应力控制模式下的小梁弯拉疲劳试验配合动态信号采集系统采集试验中的应变,通过Matlab进行数据处理,分析不同级配水泥稳定碎石材料的疲劳特性。结果表明:水泥稳定碎石小梁试件疲劳变形分为稳定阶段、增长阶段和破坏阶段。级配不同,水泥稳定碎石试件的疲劳特性差别显著,各阶段模量差别明显。通过3个阶段对应下弹性模量临界点的对比得到不同级配水泥稳定碎石试件抗疲劳性能的优劣。

半刚性基层沥青路面性能的加速加载试验研究

根据部分半刚性基层沥青路面典型结构的野外加速加载试验结果，分析半刚性沥青路面的车辙、疲劳过程、破坏机理和环境因素对路面使用性能的影响。

半刚性基层疲劳损伤模型及寿命预估

基于临界损伤值DC不等于1的基本假定,借助损伤力学理论建立半刚性基层的疲劳损伤模型,并结合脆性材料S-N关系方程,得出了模型参数C的一个新的函数表达式C=1/(alnS+b)。通过疲劳试验对Dc值以及C表达式中的待定系数a、b进行测定,并对多个试件疲劳寿命进行了预估计算。研究结果表明半刚性基层材料Dc值约为0.6。利用建立的损伤模型,在当前损伤量仅为0.3至0.5倍临界损伤值时,即可较早地对试件疲劳寿命进行预估。预估结果与试验结果吻合较好。

半刚性基层沥青路面疲劳裂缝扩展与寿命预估研究

以疲劳断裂力学理论和材料试验为基础,对半刚性基层沥青路面裂缝的扩展行为进行系统研究,分析了裂缝尖端的应力强度因子变化规律和偏荷载作用下各影响因素对疲劳寿命的影响;结合路面结构初始状态的荷载响应,回归得到了路面的疲劳寿命预估方程。结果表明,路面疲劳主要是由偏荷载作用于横向裂缝导致,疲劳寿命随面层整体模量和轴载增长而递减,随基层模量、路基模量、中面层厚度、基层厚度增长和车速而递增,随下面层厚度的增长先减后增。回归得到的疲劳寿命预估方程考虑的影响因素更加全面,为我国路面结构设计和科研提供了理论支持和补充。