全温域条件下沥青路面永久变形预估方法

为了准确、快速预估沥青路面沥青层永久变形,以江西省泉南高速吉莲段为试验路段,从全温域角度出发,引入分区分级分层的思想,即温度分区、轴载分级、路面分层,建立了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法.通过实测及模型计算得到沥青路面全年温度分布、沥青层沿深度的温度分布曲线和全年轴载分布.根据三轴重复荷载试验建立了SMA-13、AC-20、AC-25三种沥青混合料永久应变黏弹性力学修正模型,确定了不同温度区间的平均修正系数,可求解不同温度和偏应力下不同荷载作用次数的沥青混合料永久应变.通过原点增长累积和反算累积叠加两种方法计算得到设计年限内沥青路面沥青层的永久变形.计算结果表明,泉南高速吉莲段按原点法和反算法的容许永久变形使用年限分别为6年和12年。反算法准确度更可靠,更贴合实际。同时,提出了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估修正模型,并建立了基于全温域温度分布的沥青路面温度区间内的平均永久变形量与荷载作用次数关系方程和永久变形与温度区间内的平均永久变形量、温度分布频率的关系方程,为全温域条件下沥青路面永久变形快速预估提供一种新方式.     

沥青路面损伤分析及实验开发

利用粘弹性与损伤的分析理论,对含表面裂缝沥青路面进行了有限元分析,计算了损伤区半径和裂缝长度的改变量随温度和加载时间的变化,得到不同加载时间和不同变温的损伤区和断裂区的分布情况,模拟了损伤区的演化和裂缝的扩展过程;通过复合材料理论和劈裂实验的比较,确定了含纤维沥青混凝土的劲度模量,同时对含纤维和不含纤维沥青混凝土路面的疲劳寿命进行了计算、分析和比较,提出了新型抗损伤沥青路面.     

沥青碎石混合料永久变形与空隙结构关系研究

一般认为沥青碎石混合料较大空隙与较小永久变形间是相互矛盾的,但不同级配沥青碎石混合料不同压实功下的空隙率与永久变形的对比研究表明,两类不同空隙结构的混合料对应的永久变形有明显差异.进一步试验数据表明兼顾较大空隙率、较高回弹模量和较小永久变形的功能要求是可能的,关键在于空隙结构的力学稳定性,其关键技术不仅在作为必要条件的材料设计,而且在作为充分条件的成型工艺的配合,因此重要的在于材料-结构-工艺一体化设计.     

光纤光栅隧道火灾探测器的设计研究

在全面了解隧道火灾领域研究现状的基础上，分析现有隧道火灾报警监测系统，提出了基于光纤光栅感温探测器的隧道火灾报警监测系统。针对应用领域的特点设计适用的光纤光栅感温探测器，并介绍实验结果。     

一种混凝土桥梁徐变的有效计算方法

为了研究由徐变、收缩引起的变形对桥梁结构的影响,以力的增量形式推导出计算各施工阶段徐变次内力、徐变变形的递推公式,同时将本文的递推公式和传统的位移增量递推公式分别编制计算程序,利用有限元原理就奉化江大桥的施工结束阶段时徐变次内力和徐变变形进行模拟计算,并对两种计算结果进行了比较,提出一种有效计算混凝土桥梁徐变效应的方法.     

光纤光栅传感器与沥青混合料协同变形评价方法

研究光纤光栅传感器与沥青混合料之间的协调变形性能是解决光纤光栅传感器在路面中应用的前提和基础。针对已开发的两种不同模量传感器（根据应用特性分为3类）,设计了传感器与沥青混合料协同变形评价的试验方法,采用静态和动态两种加载模式进行沥青混合料试件的应变测试。结果表明,采用应变修正后的光纤光栅应变传感器进行路面结构内部应变实测是可行的;模量匹配光纤光栅应变传感器与其它类型传感器相比具有较好的测试效果,同时该类型传感器在一定程度上能够反映出沥青混合料的累积变形。     

沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估

沥青混合料的永久变形(车辙)是我国沥青路面早期病害中最主要的破坏类型,因而快速、简便、科学的进行车辙预估对于我国现阶段的路面结构设计与养护管理是非常必要的.提出基于有限元非线性理论沥青路面车辙数值模拟和车辙预估方法,结合廊沧高速廊坊段路面设计,分别进行SBS改性沥青混合料与高模量沥青混凝土进行车辙预估.结果表明:基于有...     

一种新型的光纤光栅应变传感器解调方法

为判断作用在传感光栅上的轴向应变,提出了一种光纤光栅应变传感解调新方法。该方法基于光纤光栅匹配滤波技术,使解调光栅受压电陶瓷驱动,对传感光栅反射光波进行波长扫描,将应变引起的传感光栅布拉格反射波长的漂移,变为解调光栅透过的负脉冲在时域中的间隔变化。该系统的传感灵敏度实验值89.132×10~(-6)ε/ms与理论值85.470×10~(-6)ε/ms基本吻合。     

沥青路面层状粘弹性半空间轴对称问题的求解

沥青路面中的沥青材料是一种典型的粘弹性材料，利用积分变换和传递矩阵的方法推导了沥青路面多层粘弹性半空间轴对称问题的解析解，引入了F.Durbin的方法实现Laplace逆变换，通过实例计算路表弯沉表明初始时段所得结果与弹性解基本一致，随着时间的推移，沥青路面多层粘弹体系路表弯沉增大，说明随时间的推移，沥青材料的粘性起到更大的作用，反映了粘弹材料的蠕变变化规律，这与沥青路面实际情况相符。此方法可以很容易扩大到沥青路面多层粘弹体系动力学问题之中。     

粘土永久变形预估模型试验与仿真研究

路基永久变形影响沥青路面的车辙,经详细分析推荐出路基土永久变形试验方案,对粘土进行了重复加载动三轴试验,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式.采用扩展的Drunker-prager土体本构模型,对于粘土重复加载动三轴试验进行了有限元仿真.试验曲线或有限元仿真曲线与预估模型均比较吻合,相关系数R2均在0.99以上;模型参数的回归公式的相关系数R2最小值为0.53,大于临界值0.50.分析结果表明:建立的粘土永久变形预估模型可靠性较高,可以用有限元仿真来代替部分室内重复加载动三轴试验.     

光纤光栅传感器与沥青混合料协同变形分析

为研究光纤光栅传感器与基体沥青混合料间的协调变形性,采用大型有限元软件ABAQUS建立两者协调变形评价的四点弯曲加载沥青混凝土梁试件模型,分析有无传感器存在对模拟结果的影响以及不同模量的封装材料和沥青混合料组合下传感器所在区域的应变分布规律.结果表明,相同条件下高模量传感器的存在改变了梁体应力场及应变场的分布,使水平拉应力集中在传感器附近,降低了梁底拉应变和梁体应变场的整体变化幅度;传感器模量大小的变化对局部区域影响不大,但对梁整体应变分布影响较大,传感器模量的增大致使梁底水平拉应变和梁体应变场的整体变化幅度均逐渐降低,但其降低的速率在逐渐减小而趋于稳定.     

FBG传感器在节点试验中的应用研究

在钢梁与混凝土墙连接节点抗震性能试验研究中,在混凝土墙内部和钢梁翼缘的测点处同时布置了FBG应变传感器和电阻应变片进行应变采集,并将两者测得数据进行对比分析。结果表明：FBG应变传感器具有良好的抗干扰性和稳定性、安装和使用过程中不易损坏;表面式FBG应变传感器所测结果与电阻应变片所测结果基本一致,而内埋式FBG应变传感器所测结果与电阻应变片所测结果有一定差距;表面式FBG应变传感器具有较好的可用性与适用性。     

Engineering approach to in-situ bridge health monitoring with fiber bragg gratings

It is well known that transportation is the economiclifeline of a country and bridges are the throat of com-munication.At present,there are about5000thou-sands of main highways in China,among which overone third are structurally defective,more or less dam-aged and potentially threatened by functional degrada-tion.Some of the key bridges need to be monitored,e-valuated and maintained,repaired or reinforced.Largeand important bridges are always designed to work formany decades or even longer.Ac…     

沥青路面层状黏弹体超孔隙水压力的求解

为研究水对沥青路面的影响,利用积分变换和传递矩阵的方法推导了FWD动荷载作用下路基路面层状黏弹性体超孔隙水压力轴对称问题的解析解．该方法概念清晰,公式简洁,易于应用．引入F.durbin的方法实现Laplace逆变换的数值方法,求解了层状黏弹性体的时域解,为检测沥青路面水损害提供理论依据。     

FBG传感技术在大坝安全监测中的应用研究

在阐述光纤布喇格光栅(FBG)传感器工作原理的基础上，研究了光纤光栅传感器在混凝土结构中的埋设技术。通过对混凝土结构施加载荷，探讨了光纤光栅传感器对混凝土结构内部应力应变变化的监测技术，并与振弦式应变传感器的监测结果进行了对比分析。结果表明：FBG传感器具有更高的精度和灵敏度，可实现绝对数值测量，抗干扰能力强，结构简单，长期稳定性好，能实现实时、在线监测。该技术在大坝安全监测方面具有广泛的应用前景。     

宽温度域内沥青路面结构响应规律分析

为研究较宽温度范围内的沥青路面结构实际响应行为,基于RIOHTrack足尺路面试验环道,以落锤式弯沉仪(FWD)作为试验荷载,选择半刚性基层沥青路面和全厚式沥青路面作为研究对象,对两种路面结构2017年全年的服役温度和结构响应进行同步跟踪观测,得到了宽温度域内沥青路面结构响应基本规律,建立了温度与弯沉、温度与应变、温度与应力之间的关系模型,分析了结构内部应变、应力沿深度方向的分布特征. 结果表明:温度对弯沉、应变和应力响应具有显著影响,随着季节变化,宽温度域内的沥青路面结构响应数值会出现以年为周期的循环交替变化,冬季时结构响应数值小、夏季时结构响应数值大;可采用指数函数模型描述温度与结构响应参数的相关关系,决定系数R²可达到0.95以上,相关性好;宽温度域内,温度变化除引起结构内部应变或应力数值的单调增减以外,还会改变应变方向. 在路面结构计算中,宜选择最不利季节时的温度验算沥青混凝土层的受力状态,以保证结构安全性.     

An index for deformation controllability of small-volume materials

Mechanical tests on small-volume materials show that in addition to the usual attributes of strength and ductility,the controllability of deformation would be crucial for the purpose of precise plastic shaping.In our present work,a"mechanical controllability index"(MCI)has been proposed to assess the controllability of mechanical deformation quantitatively.The index allows quantitative evaluation of the relative fraction of the controllable plastic strain out of the total strain.MCI=0 means completely uncontrollable plastic deformation,MCI=∞means perfectly controllable plastic shaping.The application of the index is demonstrated here by comparing two example cases:0.273 to 0.429 for single crystal Al nanopillars that exhibit obvious strain bursts,versus 3.17 to 4.2 for polycrystalline Al nanopillars of similar size for which the stress-strain curve is smoother.     

Mechanical definition and standardized measurement of the strain hardening exponent in tensile deformation

Hollomon' s equation is deduced from the state equation of plastic tensile deformation and the material constant and the strain hardening exponent in the equation are defined. The measuring formulae are put forward under three typical deformation conditions, i.e. constant strain rate, constant velocity and constant load. This paper also offers the traditional measuring method, the computer simulating measuring method and the exact measuring method corresponding to every formula, and the measuring results on the typical material Zn5%AI at 18℃ and 340℃ are given under three typical conditions. Due to the large deviation among these results, it is argued that the strain hardening exponent is closely related to the forming condition, even in the same stress state. Thereupon, new problems of how to explain the deviation and what is its mechanical essence are raised.     

层状土中考虑剪切变形的单桩水平振动解析解

针对桩基水平振动分析问题，建立了能够同时考虑桩体弯曲和剪切变形的桩土计算模型.采用与频率相关的刚度系数和阻尼系数来模拟土对桩的动反力，简化桩体为Timoshenko梁，得到了层状黏弹性地基中能同时考虑桩体弯曲和剪切变形的单桩的水平振动解析解.研究了桩土模量比、桩体长径比、地基成层性以及激振频率对桩基动力响应的影响.并且在给定桩土参数的情况下，把同时考虑桩体弯曲和剪切变形的解析解与只考虑弯曲变形的解进行了比较.结果表明，忽略桩体水平振动时的剪切变形可能会带来较大的误差.