摘要：刚柔复合式路面作为一种耐久性路面结构,广泛应用于重载交通、特殊地质条件、桥隧铺装等工程。为进一步推动耐久性刚柔复合式路面的应用,明确研究中的关键问题及发展方向,该文综述了国内外刚柔复合式路面的相关研究进展。在梳理刚柔复合式路面结构设计理论及施工技术的基础上,首先阐述了刚柔复合式路面的结构力学行为特征,分析了沥青面层和刚性基层的荷载应力、温度应力及其交互影响,刚性基层上的沥青面层一方面直接承受荷载和环境作用,另一方面可以改善下卧结构层的应力场和温度场,是影响刚柔复合式路面服役性能及使用寿命的关键;明确了刚柔复合式路面的病害主要出现在沥青面层,由于沥青面层与刚性基层之间的模量差异巨大,刚性基层上的沥青面层更倾向于产生压剪破坏,刚性基层的开裂以及刚‒柔层间的结合状态对沥青路面的性能也有着显著影响;最后,分别从沥青面层抗剪、基层板整体性、刚‒柔层间结合3个方面归纳了刚柔复合式路面性能的提升技术。基于刚柔复合式路面的结构力学特性,开展结构‒高性能材料一体化设计是提升刚柔复合式路面使用性能和耐久性的有效途径。

摘要：为了给沥青路面合理设计提供参考,围绕粒料的非线性特性对粒料层当量模量展开研究。基于Uzan三参数模型编制材料子程序,并引入Cary&Zapata模型对粒料回弹模量进行湿度调整;利用有限元方法开展不同温湿度组合下的沥青路面非线性结构计算;自主开发迭代反演算法,提出基于关键结构响应(沥青层底最大拉应变等效)的粒料层当量模量求解新方法,并结合当前基于路表弯沉的结构层反算模量进行比较分析。结果表明:①由于粒料的非线性,路表弯沉等效并不意味着内部关键结构响应等效,采用基于路表弯沉的线弹性模量反算体系对具有明显非线性的粒料层模量进行求解,存在不合理性;②自主开发的基于关键结构响应等效的粒料层当量模量求解方法快速稳定,沥青面层底部最大拉应变的相对误差可控制在1%之内;③以层状弹性体系为理论基础的沥青路面设计方法忽略了粒料层的非线性,造成荷载传力路径与真实情况存在偏差,使得实际弯沉(非线性)大于计算弯沉(线弹性),从理论上论证了中国当前“柔性基层沥青路面弯沉验收难以通过”的现实困境;④基于关键结构响应的当量模量与当前基于路表弯沉的反算模量之间存在良好的相关性,提出了二者的转换模型Eeq=a*E^(b),后续将进一步探讨2种模量之间的协调与统一。研究可为完善沥青路面设计理论与粒料的推广应用提供参考。

摘要：为促进道路基础设施的智能化,实现道路铺装结构的智能感知功能,综述了融合感知特性的道路铺装结构设计体系的研究进展和发展趋势。首先归纳了道路铺装感知信息组成,包括路域环境感知、车辆荷载感知、路表功能感知和结构响应感知,在此基础上,提出了道路铺装结构分级感知设计思想;针对目前道路铺装感知设计不完善的问题,初步构建了融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系;最后提出了融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用中存在的问题,并对其发展和应用前景进行了展望。研究结果表明:道路铺装结构的感知设计应综合考虑道路等级、区域环境、服务需求、工程造价和发展趋势等因素,依据“安全优先、分层递进”的思想进行分级设计,融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系应涵盖感知系统、材料设计、布设组合、感知性能保持、计算理论和设计指标及要求等内容;在融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用过程中,存在着感知特性的设计内涵不明确、感知技术的实施标准不统一、感知铺面结构的性能保持技术不健全和感知数据处理与应用不标准等问题,未来其在公路长期性能观测科学网的建设、道路科学合理养护决策的制定和适用于中国的长寿命路面设计方法的研发等方面具有广阔的应用前景。

摘要：针对粒料非线性特性,利用有限元方法对沥青路面粒料层的结构行为进行研究。选取3种含粒料层的典型沥青路面结构(柔性粒料基层、半刚性基层+粒料层、粒料层+半刚性层的复合基层),并考虑2种沥青面层模量E(1 000 MPa和10 000 MPa),基于Uzan三参数应力依赖模型编制材料子程序,分别选用平均值法、中点值法、美国力学经验法(MEPDG—2015)、中国公路沥青路面设计规范法(D50—2017)、美国推荐值法和中国推荐值法选取粒料层的当量模量进行线性粒料层结构计算。考察粒料层的非线性模量分布特征,比较并分析不同当量模量取值方法的结构力学响应。研究结果表明:不同路面结构的路表弯沉及其参数存在显著差异,用单一标准验收不同路面结构的路表弯沉存在不合理之处;路表弯沉形状系数Fi与路面结构层刚度一致性较好,可用于结构层模量或损坏状况的初步评价;粒料层非线性模量受结构组合的影响显著,复合基层结构中粒料层的模量最高,分布范围最广,变化梯度最大;不同路面结构的结构响应对粒料层模量选取方法的敏感性不同,柔性路面结构对粒料层模量选取方法的敏感性最强,半刚性基层结构对粒料层模量选取方法的敏感性最弱;大部分现有的线性当量模量选取方法有低估路面结构损坏的风险,有必要寻求一种综合考虑材料非线性特性和结构组合影响的当量模量选取方法。

摘要：为提高钢铁废渣的综合利用率和经济效益、优化环境,采用体积替代法进行钢渣沥青混合料组成设计,通过设计膨胀破坏试验新方法分析钢渣沥青混合料的体积稳定性,基于车辙试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等,开展不同钢渣掺量下的ARAC-13沥青混合料路用性能研究,并依托广西滨海公路项目对钢渣沥青混合料路面进行经济效益评估。结果表明,ARAC-13沥青混合料的毛体积相对密度和最佳油石比均与钢渣掺量呈正相关性,钢渣掺量的增加会降低混合料的体积稳定性,增大体积膨胀风险。当钢渣100%等体积替代粗集料时,ARAC-13沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、最大弯拉应变(-10℃)、摆值和构造深度均有不同程度的提高,可显著提升ARAC-13沥青混合料的路用性能,且可节约7.0%左右的材料成本,具有较大的应用前景和经济价值。

摘要：针对目前中国沥青混合料配合比研究现状和不足,以广西某高速公路AC-25沥青混合料配合比设计为基础,采用新SAC级配设计方法进行级配设计,利用VCADRF级配验证方法对设计级配进行验证和调整,设计出满足规范要求的合理级配,以马歇尔方法确定最佳油石比,得到设计级配最佳油石比为3.6%,并对其路用性能进行了评价。试验结果表明:采用新SAC级配设计方法和VCADRF级配验证方法,可设计出适用于高速公路各层次的合理级配,且具有优良的路用性能。

摘要：为优化玄武岩纤维高模量沥青混合料的配比,改善其路用性能,采用响应曲面法对玄武岩纤维高模量沥青混合料的配合比进行优化设计,利用马歇尔试验、浸水汉堡车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对优化后的玄武岩纤维高模量沥青混合料性能进行分析,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对沥青混合料破坏断面的微观形貌进行试验观测,尝试揭示玄武岩纤维与高模量外掺剂的复合增强机理。研究表明:利用响应曲面法得到玄武岩纤维高模量沥青混合料的最佳配比为0.44%高模量剂、0.45%玄武岩纤维和最佳油石比为4.98%;在最佳配比状态下进行路用性能试验,混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均有较大提升;利用扫描电镜观察到玄武岩纤维在高模量剂作用下能起到较好的加筋及分散应力的作用,且最佳配合比状态下的玄武岩纤维在高模量沥青混合料中分布较为均匀。

摘要：粒料的回弹力学特性具有非线性和正交异性。为研究此特性,设计了一种综合考虑粒料应力依赖性和正交异性的动态回弹特性解决方案,该方案包含:改进的重复加载三轴试验方案、正交异性系数α、Uzan应力依赖模型。改进的试验方案包含多个应力水平,每个应力水平上通过施加应力扰动,实现压缩、拉伸和剪切3个应力状态;α表征粒料的正交异性程度,并减少正交异性增量本构方程中的未知数;Uzan三参数应力依赖模型表征模量和泊松比的应力依赖性。推导了增量本构方程,并计算了粒料的5个回弹特性参数:竖向模量、水平向模量、竖平面内泊松比、水平面内泊松比,剪切模量。使用该方案对3种粒料(石灰岩、砾石、花岗岩)进行了室内试验研究,计算了粒料的回弹特性参数,分析了应力水平、级配和含水率对动态回弹特性的影响。结果表明:①该解决方案同时考虑了粒料的正交异性和应力依赖性,实测数据和计算数据相关性良好,计算结果准确合理;②粒料的回弹模量和泊松比都具有应力依赖性,动态回弹模量主要受体应力的影响,泊松比受剪切应力的影响更大;③粒料的回弹模量和泊松比均存在显著的正交异性,当剪应力较大时,有可能出现剪胀现象;④各回弹特性参数随影响因素的变化规律正确,该方案能够显著地反映出各因素对回弹特性参数的影响。

摘要：【目的】解决内置感知器件与沥青路面材料因模量差异大造成的变形不协调问题,提出考虑协同变形增强的内置感知器件与沥青路面一体化设计方法。【方法】以埋入式电阻应变传感器为内置感知器件,利用有限元软件建立融合内置传感器的沥青混合料结构模型,通过数值模拟与计算,以10.0%的应力差异率为评价指标,确立内置传感器的应力影响范围作为模量过渡区域;采用环氧树脂材料制作模量过渡区,并对模量过渡区力学性能进行试验评价;运用数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法对内置感知器件的沥青混合料试件开展单轴压缩和四点弯曲加载下的力学响应试验,通过比较传感器实测响应值和DIC法测量结果之间的差异,分析模量过渡区对传感器与沥青路面协同变形增强的有效性。【结果】内置传感器会改变沥青混合料结构的应力分布状态,传感器的竖、横、纵三向影响范围为58 mm×199 mm×82 mm,环氧树脂材质的模量过渡区具有良好的力学性能,其弹性模量为沥青混合料的2.5倍,可在沥青混合料与感知器件之间形成有效的模量过渡区;在逐级压缩和弯拉受力下,设置模量过渡区使传感器测得的试件结构应变差均值分别降低了66.6%和65.9%,设置模量过渡区能显著提高内置感知器件实测响应的稳定性和有效性。【结论】在沥青混合料与感知器件之间设置模量过渡区,使之形成模量梯度过渡结构,是提升两者协同变形的有效手段;在实际工程应用中,协同变形增强一体化设计流程主要包括:模量过渡区范围确定、材料选择、性能评价及协同变形有效性验证。