分数导数粘弹性模型描述的土体中球形空腔的稳态响应

利用分数导数粘弹性模型描述土体的应力和应变关系,建立了球坐标下分数导数粘弹性土体的运动方程.通过引入势函数的方法求解了分数导数粘弹性球形空腔的稳态响应,得到了简谐动荷载作用下球形空腔的径向位移、径向应力的表达式.以算例的形式分析讨论了分数导数的阶数和土体本构模型参数对球形空腔稳态响应的影响.     

分数导数粘弹性土层中单桩扭转振动的研究

在忽略土体径向位移和竖向位移的情况下,利用分数导数粘弹性模型描述土体的应力和应变关系,建立了分数导数粘弹性土层的扭转振动控制方程,并借助于贝赛尔方程和桩端边界条件求解了分数导数粘弹性土层的扭转振动的解。考虑到桩土界面的连续条件和三角函数的正交性得到了分数导数粘弹性土层中单桩扭转振动的解,并分析了主要桩土参数对分数导数粘弹性土层中单桩扭转复刚度的影响。研究表明:分数导数的阶数对桩顶复刚度的影响很小,而土体的本构模型参数、桩土模量比和桩的长径比对桩顶复刚度的影响较大。     

一种自制环氧树脂结构胶粘剂的动态黏弹性能研究

环氧树脂胶粘剂具有许多修补或加固结构物所需的独特性能。由于其具有极为典型的黏弹性力学性能,研究环氧树脂胶粘剂在老化过程中的动态力学行为不仅具有理论意义,而且具有广阔的工程应用前景。实验采用复配胺类固化剂,自制了一种环氧树脂基修补胶,研究了其动态黏弹性。根据时间-温度等效原理建立了50℃下胶粘剂的频率-模量主曲线,分别使用整数阶和不同阶数的分数阶Zener流变模型对主曲线进行拟合分析。研究表明,分数阶Zener模型在较宽频率范围内对主曲线有较好的拟合效果,且分数阶数越低,拟合效果越好。     

基于CT扫描技术的沥青混合料虚拟劈裂试验

为了研究不同类型沥青混合料的抗拉性能,采用Burgers模型表征沥青砂浆的黏弹性能,通过Computer Tomography(CT)扫描技术和有限元方法建立了基于沥青混合料细观结构特征的虚拟劈裂试验模型,并通过室内实测结果进行模型准确性验证。以劈裂劲度模量、拉应力最大值、拉应力平均值、拉应力方差以及应力集中性参数作为评价指标,分析了各细观结构因素对不同类型沥青混合料抗拉性能的影响。结果表明:分别从定性和定量方面证实了建立的沥青混合料虚拟劈裂试验模型具有较好的准确性;与AC-20混合料相比,AC-13混合料表现出更优的抗裂性能和应力分散能力;级配和集料分布特征均对沥青混合料抗裂性能造成影响;采用橡胶沥青或者SBS改性沥青可以显著增强沥青砂浆抗变形能力和沥青混合料抗拉性能;空隙的存在导致在一定程度上降低了沥青混合料的抗裂性能。因此,在进行虚拟仿真分析时必须准确地表征沥青混合料非均质的细观结构特征,才能有效地反映其宏观力学特性。     

橡胶沥青混合料在冻融作用下的性能研究

采用SMA-10橡胶沥青混合料,通过橡胶沥青混合料冻融后的劈裂实验,分析劈裂强度、拉伸应变及劲度模量随油石比和冻融次数的变化规律,以确定季冻区合适的油石比和空隙率范围。研究结果表明:冻融循环对混合料性能的影响较大,其中劈裂强度与劲度模量随冻融次数的增加逐渐减小,拉伸应变随冻融次数的增加而增加;初始空隙率较小的橡胶沥青混合料在4次冻融循环内劈裂强度和劲度模量迅速衰减,其抗冻融性能较差;初始空隙率较大的混合料抗冻性能较好,在冻融10次左右强度趋于稳定,但混合料初始强度较小;在季冻区内,推荐SMA-10橡胶沥青混合料的油石比范围为8.5~9.0,空隙率为3.5%~5%。     

基于修正Burgers模型的钢桥面铺装车辙有限元分析

为了准确预估钢桥面沥青铺装层的车辙深度,以南京四桥钢桥面铺装层为研究对象,采用了修正Burgers模型建立沥青混合料的本构关系,以单轴蠕变的试验数据拟合模型参数,并通过了ABAQUS有限元软件模拟车辙形成的过程。研究表明,对于浇注式沥青混凝土+高弹改性沥青铺装结构,车辙主要发生在浇注式沥青混凝土层,该层车辙深度占总车辙深度的63%。车辙随铺装层厚度增加而迅速增大,随轴载加大而增大,随荷位的变化尤其是横向荷位变化而有一定改变。车辙病害总体上随着环境温度升高而增大,但两者呈现突变的非线性关系。研究结果对同种类型沥青钢桥面的抗车辙设计、车辙预估、寿命预测具有一定的指导意义。     

木质素改性沥青高温性能试验

为研究木质素掺量对沥青结合料高温性能及抗老化性能改善作用的影响规律,以不同木质素掺入量(0%,3%,6%,9%,12%,15%,质量分数)制备沥青试样。采用沥青三大指标及高温动态剪切流变试验,对经过短期老化前后的沥青试样进行三大指标及高温流变性能分析,采用残留针入度比(RPA)、软化点增量(SPI)、延度保留率(DRR)复数剪切模量老化指数(G*AI)及相位角老化指数(δAI)对木质素改性沥青抗老化性能评价。结果表明:随着木质素掺量的增加针入度与相位角δ减小、软化点与复数剪切模量G*升高,表明高温稳定性得到很大改善;延度则出现明显的下降趋势,但在不超过12%时低温性能仍优于基质沥青且满足现行施工要求。车辙因子G*/sinδ变化规律表明木质素掺量超过6%后,沥青高温性能可提升一个等级。经过对比分析沥青各抗老化性能评价指标后发现,木质素的掺加能够延缓基质沥青短期热老化,采用相位角老化指数(δAI)作为评价更为合理。     

基于修正Burgers模型的浇筑式沥青混合料黏弹性参数确定方法

黏弹性是浇筑式沥青混合料的重要特性之一。首先利用Laplace变换,将修正Burgers模型的黏弹性参数转化为剪切松弛模量的Prony级数形式,以满足ANSYS等有限元软件的黏弹性材料参数输入要求,并通过ANSYS模拟验证了公式的正确性;对浇筑式沥青混合料进行了单轴贯入蠕变试验;利用Matlab软件对蠕变柔量进行拟合,获得了修正Burgers模型表征的黏弹性参数;基于推导的Prony级数公式,对单轴贯入蠕变试验进行有限元模拟,并进行了实际试验的模型应力修正。结果表明:有限元模拟结果与理论计算结果的相对误差小于1%,验证了本研究推导的Prony级数公式的可靠性;应力修正后,有限元模拟结果与试验数据的相对误差能控制在6%以内,显著提高了模型参数识别精度。     

杉木动态黏弹行为的时温等效性

运用时温等效原理研究含水率为0.6%的木材试样的动态黏弹性质。在25～150℃温度范围内,通过频率扫描(0.1～20Hz)试验获得不同恒定温度水平下木材的贮存模量和损耗因子值。将其他温度下的黏弹性曲线通过水平移动因子平移并叠合连接至参考温度(本研究中为135℃)曲线,分别生成一定频率范围内的贮存模量和损耗因子主曲线。通过最小二乘拟合法,采用Arrhenius方程对水平移动因子与温度的关系曲线进行拟合分析。结果表明:贮存模量主曲线的水平移动因子与温度的关系曲线在25～150℃内满足Arrhenius方程,因此利用时温等效原理描述木材的动态刚度性质是适用的;但时温等效原理无法预测木材的松弛转变行为。     

AC-16C沥青混合料低温性能试验分析

通过对大连太平洋基质沥青、SBS改性后的改性沥青及分别在这两种沥青中加博尼维聚酯纤维得到四种沥青种类,在同一矿料级配和确定最佳沥青用量条件下所形成四种沥青混合料进行低温弯曲蠕变、间接拉伸室内试验得到的代表低温性能参数对比分析,并对4种沥青混合料的低温抗裂性能作出评价,来检验这4种沥青混合料在寒区高等级路面应用效果,为今后工程沥青路面设计对沥青混合料选用提供参考。     

沥青路面冷补材料试验研究

针对目前沥青混凝土路面养护修补主要使用的热拌热铺沥青混合料受气候影响的问题，进行冻土地区沥青路面冷补材料的试验研究。通过对冷补沥青混合料在不同试验条件下进行非标准马歇尔稳定度试验结果分析，从而寻找出影响马歇尔试验值的因素和适合于评定沥青冷补材料的室内试验方法及评价指标。     

公路低噪声沥青混合料材料设计与应用

主要探讨低噪音沥青混合料的研究和应用工作。首先，分析低噪音沥青路面的特点，研究交通噪音分类及其产生机理，提出解决噪音的主要措施；其次，对比分析国内外传统的低噪音沥青混合料矿料的级配范围，提出改进的矿料级配范围，并进行相应的低噪音沥青混合料设计。在某公路上铺筑了试验段，探讨低噪音沥青混合料的施工方法，试验段与普通路段的对比检测结果显示本研究的设计具有良好的效果。     

环氧沥青混合料钢桥面铺装复合结构试验研究

针对某钢箱梁桥大交通量、重车比例高和夏季高温的具体情况和特点,采用环氧沥青混合料为钢桥面铺装,开展以带钢板的环氧沥青混合复合梁为研究对象的一系列试验。其中拉拔试验为测试疲劳过程对钢桥面铺装黏结层的影响;60℃时超载40%和60%两种超载荷载的疲劳试验为测试最佳疲劳油石比所对应的环氧沥青混凝土铺装的高温抗超载疲劳性能;极限弯曲试验用于确定复合梁试件的极限承载力;变温度变荷载疲劳试验用于预测钢桥面环氧沥青混凝土铺装在设计使用年限内所表现的性能或铺装层的使用寿命。试验结果表明所设计的环氧沥青混凝土铺装具有较强的抗高温超载疲劳能力,同时对荷载是十分敏感的。该铺装结构在正常的使用条件下可以满足设计使用要求。     

硅藻精土改性沥青混合料路用性能试验研究

硅藻精土具有多孔隙结构、比表面积大、化学稳定性强、良好的分散性等特性,对沥青路面强度和附着力的提高有一定的作用。本研究在硅藻精土改性沥青混合料路用性能的室内试验研究基础上,在江苏进行试验路段铺筑,并与普通沥青混合料路面进行比较;论证硅藻精土改性沥青混合料在江苏、安徽等华东地区推广应用的可行性。     

粉胶比对沥青混合料路用性能影响的试验研究

合理的粉胶比有利于提高沥青混合料的路用性能。试验在不同粉胶比条件下,通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验,分析沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳性的变化,以确定合理的粉胶比范围。试验结果表明：粉胶比的增大,动稳定度增大,在粉胶比为1.2时出现峰值,随后开始下降;弯拉应变随粉胶比的增大而增大,粉胶比在1.0-1.1之间达到峰值,之后开始减小;劲度模量先减小后增大,呈凹形曲线,粉胶比为1.0时达到最小值;残留稳定度随粉胶比变化呈现增加后减小变化,最大值出现在粉胶比为1.0左右;冻融劈裂强度比先增大后减小,最大值在1.0-1.2范围内。综合考虑,在进行沥青混合料配合比设计时,粉胶比宜控制在0.9-1.2范围内。     

细集料对沥青混合料低温性能的影响

选用呼伦贝尔地区常用的三种材质的机制砂、石屑进行沥青混合料的线收缩系数试验和低温弯曲试验,试验结果表明:采用机制砂的沥青混合料的低温性能明显优于采用石屑的沥青混合料,采用石灰岩细集料的沥青混合料的低温性能优于采用安山岩和辉绿岩细集料的沥青混合料.     

硅藻土改性沥青混凝土路用性能研究

通过国道203线硅藻土改性沥青混凝土工程实际应用情况,对面层矿料级配选择及混合料室内试验进一步研究,对各项试验及路面检测对比,探索硅藻土改性沥青混凝土实际铺装的可行性。     

干拌法橡胶粉改性沥青混合料高温稳定性的时间敏感性分析

利用干拌法制作橡胶粉改性沥青混合料,将搅拌好的沥青混合热料在搅拌锅中进行闷料处理,温度恒温在165℃,分别闷至0 min、15 min、30 min、45 min、60 min,用每个时间段的沥青混合料制成试验用的试件进行高温稳定性分析,结果表明,在闷料开始阶段,橡胶粉改性沥青混合料的稳定度随闷料时间的增加逐渐提高,当闷料时间为15 min左右时,混合料的稳定性达到最大值,随后,稳定性逐渐下降。