柔性路面车辙预估的粘弹性方法
沥青路面车辙预测的粘弹性分析方法
Vol.21 No.5公 路 交 通 科 技2004年5月JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESE ARCH AND DE VELOPMENT文章编号:1002-0268(2004)05-0012-03沥青路面车辙预测的粘弹性分析方法封基良1,许爱华2,席晓波3(1.东南大学交通学院,江苏 南京 210096;2.武汉绕城公路指挥部,湖北 武汉 430415;3.武汉市市政工程设计研究院,湖北 武汉 430015)摘要:作为沥青路面的主要损坏形式,车辙会造成大量的经济损失,影响到路面行车的安全性、舒适性,而且还会引起路面其它形式损坏的产生和加剧。
本文应用粘弹性理论,建立沥青混合料有限元模型,并利用大型商业化有限元软件ABAQUS分析路面车辙,经验证,此方法是一种合理预测沥青路面车辙的有效方法。
关键词:粘弹性;有限元;车辙中图分类号:U416.217 文献标识码:AVisco-elastic Method for Prediction of Asphalt Pa vement Ruttin gFE NG Ji-liang1,X U Ai-huan2,XI Xiao-bo3(1.School of Transportation,Southeast University,Jiangs hu Nanjin g 210096,China;2.Wuhan Bypass Road Construction Command Office,Hubei Wuhan 430415,China;3.Wuhan Municipal Engineering Des ign&Research Institute,Hubei Wuhan 430015,China)Abstract:Rut,a major failure of asphalt pavement,may cost very much to repair with negative impact on safety and comfort.It also induces and accelerates other distress of pavement.Visco-elastic theory has been applied to establish an asphalt mixture finite element model in this article,then ABAQUS,a commercial finite element soft ware,was selected to analyze pavement rut.Key words:Rut;Visco-elastic;Finite element 车辙是重复行车荷载作用下路面不可恢复应变的累积变形及行车荷载作用下的压密变形。
柔性基层沥青路面车辙预测模型试验分析
面研 究 ． — ａ ： ｒｓ＠ｓ ａ ｏ Ｅｍ ｉ ｒ ｘ ｉ ． ｍ ｌ ｃ ｎｃ
面性 能在加 速加载试验 过程 中的规 律 ， 每加 载 ３万 次 左右采集一 次数据． 与车辙 预测模 型有关 的是横 断面 最大 车辙 、 锤 式 弯沉 仪 （ ａｉｇＷｅ ｈ ｅｅｔ ｅ 落 Ｆｌｎ ｉ ｔＤｆ ｃ ｍ — ｌ ｇ ｌ ｏ
路 面结 构为 沥青 稳定 碎 石 基 层 沥青 混 凝 土 路 面 ， 长 ３ 表层 为 ４ ｍ厚 Ａ 一３ Ｂ ｍ， ｃ Ｋ １Ｓ Ｓ改性沥 青混凝土 ， 中层
为 ８ ｍ厚 Ａ 一０沥青混凝 土 ， 为 １ ｃ ｃ Ｃ２ 下层 ４ ｍ厚 的沥青 稳定 碎石 （ 反算 时 ， 面沥青层作 一层 （ ６ ｍ厚 ） 路 即２ ｃ 处 理， 可提高 准确 性 ） 基层 为 ４ ｍ厚 级 配碎 石 ， ， ０ｃ 土基 为砂砾 ， 上 部 １ 土基 ｍ范 围用 碎 石换 填． 了得 到路 为
中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分类号 ： ４６２ ７ Ｕ １．１
文献标识码 ： Ａ
车 辙是 路基路 面 在重 复行 车荷 载作 用下 路面 不
可 恢复 应变 的 累积变 形及 行车 荷载 作用 下 的压密 变 形． 随着公路 运输 量 日益增 长 和运输 向重型 化发 展 ， 尤其 是高等 级公 路 的渠 化 交 通 ， 青 路 面 车辙 已成 沥 为一个 突 出 的问题 ． 车辙 的形 成 不 仅 会 导致 路 面 积
面不 同层位 的模 量 ． 用 Ｋ ｎ ｙｒ 采 ｅｌ ｅ 程序 计算 各层 表 面的 弯沉和 应 力 ， ａ 以及 各层 的永 久 变形
灌注型半柔性抗车辙路面施工工法(2)
灌注型半柔性抗车辙路面施工工法灌注型半柔性抗车辙路面施工工法一、前言灌注型半柔性抗车辙路面施工工法是一种用于道路改造和修复的技术，通过特定的工艺原理和施工过程，能够提高道路的抗车辙能力和减缓车辆行驶时产生的振动，从而延长道路使用寿命和提升行车舒适度。
二、工法特点该工法的特点主要体现在以下几个方面：1. 半柔性结构：在道路表层增加适量的柔性材料，可以平衡道路表层的刚性和柔性，提高道路的承载能力和变形能力，使道路具备一定的弹性，从而提高耐久性。
2. 粘结性材料：采用特殊的粘结剂和填料，将路面材料完全固化在道路表面上，形成紧密的结合，有效防止松散物料的脱落，延长路面寿命。
3. 抗车辙性能：增加路面层的弹性模量，减小路面表面的变形，使车辙产生的剪切力得到分散，提高路面的抗车辙性能。
4. 施工速度快：采用现场浇筑的方式，施工时间短，能够大大缩短施工周期，减少影响交通的时间。
三、适应范围该工法适用于中低等级的城市道路、乡村公路和农村道路，对于车辆交通量较大、频繁产生车辙的道路特别适用。
四、工艺原理1. 基层处理：对原有路面基层进行清理和修复，并在基层表面刷涂上粘结层。
2. 紧密填料：在粘结层上均匀撒布填料，并进行压实，使填料与粘结层紧密结合。
3.稳固层灌注：将稳固层混凝土灌注至所需厚度，并采用振捣等方式排除气泡和提高密实度。
4. 表面处理：对施工后的路面进行表面处理，提高耐磨性和耐久性。
五、施工工艺1. 前期准备：进行施工图纸设计、材料准备和机械设备布置等准备工作。
2. 基层处理：清理和修复基层，并进行粘结层的施工。
3. 紧密填料：将填料均匀撒布在粘结层上，并进行振实压实。
4. 稳固层灌注：将混凝土搅拌调配好后，使用泵车将混凝土灌注至所需厚度。
5. 表面处理：使用抹光机对路面表面进行抹平和光滑处理。
六、劳动组织施工中需要组织人员包括工程师、技术人员和施工人员等，根据施工工艺和施工进度进行任务分配和协调。
七、机具设备1. 清洁设备：包括清扫车、水洗车等，用于清洁道路基层和施工场地。
粘弹性方程及其解法
粘弹性方程及其解法粘弹性是指材料在受力下的弹性和黏性的相互作用，其特点是在长时间内承受应力后，材料会有一定程度的形变，而该形变又会影响材料的应力状态，从而影响材料的力学性能。
在实际工程中，许多材料都呈现出明显的粘弹性特征，例如聚合物、胶体、生物体组织等。
因此，研究和解决粘弹性问题具有极其重要的意义。
一、粘弹性方程在传统的弹性理论中，我们使用的是胡克定律，即应力与应变呈线性关系，这种理论适用于短时间内的应力状态变化。
然而在长时间内，材料的弹性常数和形变率都会随时间发生改变，此时我们需要考虑材料的黏性特性。
这就引出了粘弹性方程。
粘弹性方程是一类包含时间导数的偏微分方程，可以用来描述物质的粘弹性行为。
常见的粘弹性方程包括Maxwell模型、Kelvin模型和Jeffreys 模型等。
其中最简单且应用最广泛的是Maxwell模型。
Maxwell模型可以看作是由一根弹性杆和一个粘性阻尼器串联而成的模型。
该模型中，杆的应变和阻尼器的速度同时影响材料的力学性能。
该模型的表达式可以写成以下形式：$$\sigma (t) = E \epsilon (t) + \mu \frac{d\epsilon(t)}{dt}$$其中$\sigma$表示应力，$\epsilon$表示应变，$E$表示弹性模量，$\mu$表示粘性系数。
二、解粘弹性方程对于粘弹性方程的求解，主要有两种方法：解析法和数值法。
解析法是指通过解偏微分方程得到解析解的方法。
对于Maxwell模型，我们可以通过拉普拉斯变换将其转化为一个简单的代数方程，从而得到其完整的解析解。
然而，在实际问题中，由于方程的复杂性和求解方法的限制，大多数情况下我们无法使用解析法来求解粘弹性方程。
数值法是指通过离散化原方程，将其转化为一个有限的代数方程组，并使用数值方法对其进行求解的方法。
常见的数值方法包括有限差分法、有限元法和谱方法等。
其中有限差分法是最为直接、易实现和最常用的方法之一。
孙立军柔性路面结构设计方法
柔性路面结构设计方法一、设计方法说明对路面设计的最基本要求是耐久、平整、抗滑。
耐久是指有足够长的使用寿命，这要求整个路面结构具有足够的强度和抗变形能力。
事实上，迄今为止所有的设计方法都是围绕着耐久性这个核心而提出的。
平整性要求是为了保证路面的行驶舒适性，对高等级公路/道路，由于车速高，保证平整度尤为必要。
要做到路面平整，就必须有正确的厚度设计、正确的材料设计和正确的施工方法。
抗滑是对路面表面特性的要求，传统上不属于路面结构设计的内容，主要通过表面层材料的选择和材料的设计予以保证。
因此，要使路面达到预期的使用性能和用户要求的满意度，必须围绕着耐久性这一个核心，进行精心设计何计算。
迄今为止，我国交通部分别于1958、1966、1978、1986和1997年颁布了柔性或沥青路面设计规范，目前广泛使用的是1997年颁布的规范。
该规范使用了路表弯沉、整体性基层底面弯拉应力作为路面设计指标。
理论上说，这个规范可以设计不同基层的路面结构，但由于力学计算中采用了连续体系的假设，并且未能给出沥青基层的明确要求；加上当时认识上的误区使得实践中使用的几乎全部是半刚性基层结构，所以我国的路面结构十分单调。
根据分析，97年规范虽然采用了多指标设计方法，但真正起控制作用的指标在绝大部分场合只是路面弯沉指标，其他指标不起控制作用。
虽然采用现行规范可以验算面层底面的弯拉指标，但柔性基层上沥青路面结构的面层底面采用的是弯拉应力指标。
影响弯拉应力的因素十分复杂，规范中考虑的比较简单；疲劳规律的可靠性也需要进一步验证。
所以，采用规范方法设计柔性基层的重交通路面的可靠性是需要进一步研究的。
本课题拟根据国外沥青路面设计方法和实践现状，以国内外的道路实践为基础，总结提出适用于柔性基层沥青路面的结构设计方法框架，供适用时参考。
二、结构设计考虑长期以来，我国的路面结构组合设计都是根据路面的设计和使用经验进行的，至今没有十分明确的设计原则，更没有定量的结构组合设计方法。
prony sires
首先想要澄清一下粘弹性的概念，很多人认为粘弹性就是蠕变或者松弛，这不完全对。
描述粘弹性更为准确的方式应该叫做率依赖，就是本构方程中当时刻应力不仅与当时刻的应变有关，还与当时刻应变速率有关（如果还与以往的历史相关的话，就叫做粘弹塑性了）。
而蠕变与松弛只是当应力或者应变维持在定值的时候，产生的应变增加与应力减小的现象。
分清这个概念很重要，因为在abaqus中定义这些行为的方式是截然不同的，具体来说明一下粘弹性与蠕变（松弛）吧。
1粘弹性狭义上来讲粘弹性是材料在加载过程中应力变化与应变，应变率之间关系的描述，也可以称为率依赖问题。
如果你想要实现冲击载荷作用下粘弹性材料的反应，这个问题属于率依赖问题，你可以使用两种方法定义材料的力学响应，这就是微分型与积分性本构，虽然微分型本构比较直观明了，平衡方程也好获得，但是一般常用的还是基于遗传积分的积分性本构，毕竟微分型本构在基于时间或者频率离散的有限元方法中难于准确实现。
一般的粘弹性本构模型就那几个，比如maxwell，kelvin，剩下的就是它们的串联与并联，如果你有个新模型是n个maxwell串联的，你可以通过遗传积分公式轻易获得松弛模量与蠕变模量。
然而这里又会引出一个新的问题，学过粘弹性力学的人都知道，只要涉及到粘弹性问题势必逃不过一个数学工具——laplace变换,在这里不想多讲laplace变换的内容，大家对于这个数学工具应该都很清楚（如果是初学的话推荐两本书与粘弹性，laplace变化有关的教材，一个是周光泉的粘弹性理论，还有一本南京工学院，即东南大学出版的《积分变化这本书》），只谈谈它的物理意义吧，其实laplace变换的最核心思想在于时域与频域的转化，一个在时域内控制方程为偏微分方程的转化到频域内就是常微分方程了，对于粘弹性的松弛模量与蠕变模量也是这个道理，它存在着时域表示方法与频域表示方法。
它们在abaqus中的关键字为：*VISCOELASTIC, TIME= define1*VISCOELASTIC, FREQUENCY= d efine2其中define1，define2分别为数据定义方式，详细的可参考Abaqus Analysis User's Manual 18.7 Viscoelasticity。
半柔性路面在道路交叉口车辙专项处置中的应用
半柔性路面在道路交叉口车辙专项处置中的应用【摘要】半柔性路面是指在大孔径沥青混合料中（孔隙率20%～30%）灌入水泥基质砂浆形成的路面结构形式[1]。
刚性的水泥基质砂浆填充在沥青混合料内部的空隙中，形成了密实—骨架嵌挤结构，使得半柔性路面具有刚性强，平整度好，抗变形推挤能力强等特点。
本文主要探讨了半柔性路面在道路交叉口车辙处置中应用，评价其应用效果及社会经济效益。
结果表明半柔性路面在车辙处置中具有广阔的应用前景。
【关键词】半柔性路面；车辙在我国道路建设事业的高速发展中，由于沥青混凝土路面具有平整高、汽车行驶舒适性好、施工快速便捷等特点，成为我国高等级道路的主要路面形式。
但由于沥青混合料具有粘弹塑性的特殊性能，在低应力条件下，沥青混合料表现出类似于液体的粘弹性质，并且具有较大的应变延性。
且温度对沥青混合料的粘弹特性影响较大，沥青混合料在高温下表现出类似于液体的特性，即材料可以在应力的作用下发生较大的形变。
夏季高温状态下，在道路交叉口等路段，受车轮碾压反复作用，沥青混合料的粗集料易发生位移，路面易形成车辙和推移等病害。
灌入式半柔性路面是指在大孔径沥青混合料（孔隙率 20% ～ 30%）中灌入水泥为主要成分的特殊砂浆形成的路面结构形式[1]。
刚性的水泥砂浆填充在大孔径沥青混合料内部的空隙中，形成了密实—骨架嵌挤结构，两者相互结合使得复合材料的强度显著提高，具有了更好的承载力，高温稳定性能也较普通沥青混凝土路面具有明显提升[2]。
因此，灌入式半柔性路面具有刚性强，平整度好，抗变形推挤能力强等特点，可有效的解决沥青混凝土路面的车辙问题。
1、半柔性路面的技术原理半柔性路面采用由大孔径沥青混凝土和水泥基质砂浆混合而成[2]。
其中表面为开级配排水式沥青磨耗层，主要通过粗集料的相互嵌挤而形成骨架结构，同时由于沥青胶质的数量较少，仅能覆膜粗集料，不足以填满空隙，因此形成了大孔径沥青混凝土特有的骨架—空隙结构，孔隙率可达30%左右，因此便于水泥基质砂浆的灌入。
GD弹性混凝土柔性拼接的技术探讨
GD弹性混凝土柔性拼接的技术探讨论文题目：GD弹性混凝土柔性拼接的技术探讨摘要：随着中国经济的高速发展和城市化进程的加快，对于交通运输设施和道路的要求也越来越高。
因此，研究和开发高性能、高强度、高耐久的道路材料是必要的。
而GD弹性混凝土在路面结构中的应用，成为了解决当前路面维护成本高、噪音污染等问题的理想选择。
本文将从GD弹性混凝土的性能特点、柔性拼接技术的原理及适用范围、施工工艺与要领等方面进行论述，旨在为GD弹性混凝土柔性拼接技术的推广和应用提供参考。
关键词：GD弹性混凝土，柔性拼接，性能特点，适用范围，施工工艺。
1. 引言道路的建设与维护是交通运输的重要环节，道路材料的选择和施工工艺的合理性直接决定了道路的安全性、舒适性和使用寿命。
传统的路面材料主要有沥青混合料、水泥混合料等，但这些材料在防水、抗冻、耐久、抗裂等方面有着明显的不足。
因此，新型路面材料的研究和开发十分必要。
GD弹性混凝土是一种弹性体材料，由于其优异的性能特点，被广泛应用于路面结构中。
然而，在GD弹性混凝土的施工中，如何降低施工难度并提高路面的舒适性和耐久性，成为了制约其应用的主要因素。
在此背景下，GD弹性混凝土柔性拼接技术的应用，解决了传统施工中断路面的痛点，也可以通过不同材料的灵活组合，充分发挥GD弹性混凝土的性能特点，从而提高路面使用寿命。
2. GD弹性混凝土的性能特点2.1 弹性模量高GD弹性混凝土具有极高的弹性模量，能够承受大量的轮载荷载而不易形变，对于重载车辆的道路建设就显得尤为重要。
与传统沥青混合料相比，GD弹性混凝土的弹性模量可以高达2.0×10^4-2.5×10^4MPa，而传统沥青混合料的弹性模量一般在1.5×10^3-3.0×10^3MPa。
2.2 高温稳定性好GD弹性混凝土的高温稳定性优于沥青混合料，能够在高温下长期保持稳定性，不因车辆行驶磨损而造成轮迹和凸起。
2.3 耐久性好GD弹性混凝土的耐久性好，抗裂能力极强，是传统路面材料的两倍以上，常规情况下，耐用年限可达15-20年，是传统路面材料的3-4倍。
车辙有限元
自从上学以后管理论坛的时间少了，发言回答问题的时间也少了，主要的精力都是忙于做实验和学习新的专业理论，可能是由于转行的原因吧，要学的内容太多，不会的知识也太多了，现在转行到了土木方向，接触粘弹性问题也是越来越多了，以前本人是搞损伤断裂，对于这方面接触比较少，也不太爱学。
现在是“与时俱进”，开始新的研究方向，所以恶补了一段时间，和大家交流一下学习感受，要是有什么不对的也请大家拍砖啊！！呵呵呵首先想要澄清一下粘弹性的概念，很多人认为粘弹性就是蠕变或者松弛，这不完全对。
描述粘弹性更为准确的方式应该叫做率依赖，就是本构方程中当时刻应力不仅与当时刻的应变有关，还与当时刻应变速率有关（如果还与以往的历史相关的话，就叫做粘弹塑性了）。
而蠕变与松弛只是当应力或者应变维持在定值的时候，产生的应变增加与应力减小的现象。
分清这个概念很重要，因为在abaqus中定义这些行为的方式是截然不同的，具体来说明一下粘弹性与蠕变（松弛）吧。
1粘弹性狭义上来讲粘弹性是材料在加载过程中应力变化与应变，应变率之间关系的描述，也可以称为率依赖问题。
如果你想要实现冲击载荷作用下粘弹性材料的反应，这个问题属于率依赖问题，你可以使用两种方法定义材料的力学响应，这就是微分型与积分性本构，虽然微分型本构比较直观明了，平衡方程也好获得，但是一般常用的还是基于遗传积分的积分性本构，毕竟微分型本构在基于时间或者频率离散的有限元方法中难于准确实现。
一般的粘弹性本构模型就那几个，比如maxwell，kelvin，剩下的就是它们的串联与并联，如果你有个新模型是n 个maxwell串联的，你可以通过遗传积分公式轻易获得松弛模量与蠕变模量。
然而这里又会引出一个新的问题，学过粘弹性力学的人都知道，只要涉及到粘弹性问题势必逃不过一个数学工具——laplace变换,在这里不想多讲laplace变换的内容，大家对于这个数学工具应该都很清楚（如果是初学的话推荐两本书与粘弹性，laplace变化有关的教材，一个是周光泉的粘弹性理论，还有一本南京工学院，即东南大学出版的《积分变化这本书》），只谈谈它的物理意义吧，其实laplace变换的最核心思想在于时域与频域的转化，一个在时域内控制方程为偏微分方程的转化到频域内就是常微分方程了，对于粘弹性的松弛模量与蠕变模量也是这个道理，它存在着时域表示方法与频域表示方法。
浅析沥青混凝土路面的车辙预估方法
浅析沥青混凝土路面的车辙预估方法摘要：车辙是高等级沥青混凝土路面的常见病害,合适的车辙预估模型有利于预防车辙产生，延长路面寿命，提高路面的经济利用水平。
介绍了车辙的产生和危害，介绍了车辙预估方法的演进，系统总结了国内外主流的车辙预估方法，以便为国内的车辙预估研究提供借鉴。
关键词：沥青混凝土路面; 车辙; 预估模型;Abstract: The rut is common disease of high grade asphalt concrete pavement, appropriate rutting prediction model is conducive to the prevention of rutting, prolong the service life of road, and improve the level of utilization of pavement. Introduces the origin and harm of rutting, introduces the evolution of rutting prediction method, summarized the domestic and foreign main rutting prediction method, so as to provide a reference for the prediction of rutting.Key words: asphalt concrete pavement; rut; prediction model;前言：近年来，随着我国经济的不断发展，公路建设突飞猛进，高速公路里程也随之呈直线增长，横连东西、纵贯南北、通江达海、联结周边的骨架公路通道初步形成。
我国高速公路由2002年底的2.51万公里增加到2011年底的8.49万公里，跃居世界第二。
预计到“十二五”末，国家高速公路网将基本建成。
柔性基层沥青路面车辙深度影响因素分析
工艺，重点阐述了施工的控制要点和注意事项，希望能为其他类似工程提供借鉴。
参考文献[1]侯伟.路面基层碾压混凝土的冬季施工[J].公路交通技术，2005，6（3）：39-41.[2]牛开民.碾压混凝土路面施工技术关键[J].公路，2003，（7）：31-37.[3]房万山，鲍福堂.论我国发展碾压混凝土路面的技术条件[J].黑龙江交通科技，2004，（4）：37-38.作者简介：张国军（1970-），男，毕业于西安公路学院，现就职于深圳高速工程顾问有限公司，工程师；刘超飞（1980-），男，毕业于长安大学，现就职于深圳高速工程顾问有限公司，助理工程师。
收稿日期：2008-04-09!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!柔性基层沥青路面车辙深度影响因素分析韩庆华，张永德，魏建明（重庆交通大学，重庆400074）摘要：柔性基层沥青路面是目前国内研究的热点问题之一。
采用动力学粘弹性有限元方法和ANSYS 软件，对各种因素对柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面典型结构车辙影响的分析表明：在路面设计阶段要有针对性地采取措施以减小沥青路面车辙病害，这将为建设高质量的柔性基层沥青路面提供有价值的参考。
关键词：沥青路面；车辙；动力有限元；ANSYS 软件中图分类号：U416.221；文献标识码：A ；文章编号：1002-4786（2009）01-0191-04；DOI ：10.3869：j.1002-4786.2009.01.037Analysis of Factors Affecting Rut Depth in AsphaltPavement with Flexible BaseHAN Qing-hua ，ZHANG Yong-de ，WEI Jian-ming（Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ）Abstract ：The asphalt pavement with flexible base is one of hot spots in domestic research presently.Dynamics viscoelastic finite element method and ANSYS software are used analyze each fac -tor affecting rut in typical structure like asphalt pavement with flexible base and seme-rigid base.The results show that proper measures should be take to reduce the diseases of rut in asphalt pavement during design stage of pavement.This would provide valuable reference for the construction of high quality asphalt pavement with flexible base.Key words ：asphalt pavement ；rut ；dynamics finite element ；ANSYS software 191图1计算模型ELEMENFS PFES 700000ANSYSFEB 22200613:58:390引言柔性基层沥青路面在我国是一项新技术，不过在国外已得到了较为广泛的应用。
粘弹性1——精选推荐
粘弹性1粘弹性功能梯度有限元法使⽤对应原理⽂摘:能够有效地离散化问题域有限元⽅法模拟⼀个有吸引⼒的技术为建模复杂边值问题⾮同次性如沥青混凝⼟路⾯材料。
专业“分级元素”已被证明提供⼀个⾼效、准确的功能梯度材料的模拟⼯具。
⼤部分的先前的研究功能梯度材料的数值模拟是有限的弹性材料的⾏为。
因此,⽬前的⼯作集中在功能梯度粘弹性材料的有限元分析。
分析执⾏使⽤弹性粘弹性对应原理,粘弹性材料级配占的元素通过内⼴义伊索参数配⽅。
本⽂强调沥青混凝⼟路⾯的粘弹性⾏为和⼏个例⼦,从验证问题规模应⽤的领域,提出了演⽰当前⽅法的特性。
⼯业部：10.1061/（ASCE)MT.1943-5533.0000006这个数据库主题词:粘弹性、沥青路⾯、⽔泥路⾯;有限元⽅法。
作者关键词:粘弹性;功能梯度材料;沥青路⾯;有限元⽅法;信件原则。
介绍功能梯度材料(功能梯度材料)的特点是空间不同的微观结构由⾮均匀分布强化阶段的不同属性,⼤⼩和形状,以及交换强化和的作⽤基质材料以连续的⽅式（苏雷什·莫特森1998年)。
他们通常⼯程⽣产属性梯度旨在优化结构响应在不同类型的加载条件下(热、机械、电⽓、光学等)。
（卡⽡坎特等⼈,2007年）.⼀阶段相对于另⼀个（⾦属）（陶瓷）,⽤于热障涂层,或者通过使⽤⼀个⾜够⼤的数量宫本茂等组成阶段具有不同的属性。
1999年。
设计师可以根据功能梯度材料粘弹性电压动⼒粘弹性圆柱受到等满⾜设计要求轴向和热负荷希尔顿2005。
最近,⽊梁2009年提出了⼀个为热粘度计微机械模型功能梯度材料的⾏为。
1 .博⼠后研究助理,部门⼟⽊与环境⼯程、伊利诺伊⼤学⾹槟分校、乌尔班纳,伊尔61801相应的作者。
2 .唐纳德·⽐格威雷特教授⼯程、⼟⽊和部门环境⼯程、伊利诺伊⼤学⾹槟分校、乌尔班纳,伊尔618013 .教授和Narbey Khachaturian教授学者,民⽤部门与环境⼯程、伊利诺伊⼤学⾹槟分校乌尔班纳,伊尔61801。
按粘弹性理论预估沥青路面车辙
按粘弹性理论预估沥青路面车辙
徐世法;朱照宏
【期刊名称】《同济大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1990(018)003
【摘要】根据单轴蠕变实验所得沥青混合料的变形特性,提出了一种能很好地表征沥青混合料粘弹性能的流变学模型,即“四单元,五参数”模型,并确定了材料的模型参数。
利用粘弹性层状体系EV计算程序,添加了提出的模型,给出了一种以累加车辆作用时间为加载时间来计算车辙的方法。
计算结果与轮迹实验测得的结果符合较好,从而证明本方法的可靠性。
【总页数】7页(P299-305)
【作者】徐世法;朱照宏
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U416.217
【相关文献】
1.沥青路面车辙变形的三维粘弹性动力有限元分析 [J], 何兆益;雷婷;陈洪兴;王国清;候岩峰
2.沥青路面车辙处沥青迁移规律及其粘弹性力学机理 [J], 张久鹏;黄晓明;赵永利
3.沥青路面车辙预估研究进展与评述 [J], 赵碧全;王亚强
4.沥青路面车辙预测的粘弹性分析方法 [J], 封基良;许爱华;席晓波
5.柔性路面车辙预估的粘弹性方法 [J], A. C. Collop;D. Cebon;M. S. A. Hardy;王海君（编译）
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GD弹性混凝土柔性拼接的技术探讨
GD弹性混凝土柔性拼接的技术探讨GD弹性混凝土柔性拼接的技术探讨随着现代城市建设的不断发展，对于道路和桥梁的要求也越来越高。
传统的混凝土结构在面临大型构筑物的应用时，常常会出现裂缝和变形的现象。
为了解决这一问题，近年来研究人员提出了一种新型的材料：GD弹性混凝土。
该材料具有极高的韧性和适应性，能够有效减轻结构的变形和裂缝，从而提高了结构的耐久性和安全性。
本文将探讨GD弹性混凝土柔性拼接的技术，以便更好地应用于城市交通工程中。
首先，GD弹性混凝土的柔性拼接技术需要考虑材料的配合比例和施工工艺。
合理的配比可以使混凝土达到最佳的特性，从而提高结构的承载能力和耐久性。
施工工艺的优化则可以保证混凝土的整体性和一致性，减少裂缝和变形的可能性。
因此，在进行柔性拼接时需要结合具体的工程要求，仔细设计配比和施工方案。
其次，GD弹性混凝土的柔性拼接技术需要考虑拼接接缝的设计和施工过程中的监测。
接缝的设计要充分考虑结构的承载力和变形，以及施工的方便性和经济性。
通常采用的方式有槽口、悬挂式和粘结式等，可以根据实际需要进行选择。
在施工过程中，需要进行严格的质量控制和监测，及时发现问题并进行修复。
可以利用振动传感器和应变计等设备，对接缝部位进行监测，以确保结构的稳定性。
最后，GD弹性混凝土的柔性拼接技术需要考虑环境因素和使用条件的影响。
不同的使用环境和条件可能对结构产生不同的影响，例如温度变化、荷载变化、盐水腐蚀等。
因此，在进行柔性拼接时需要充分考虑这些因素，并采取相应的措施进行处理。
可以利用预应力和防护措施等手段，增加结构的抗变形和耐久性。
综上所述，GD弹性混凝土柔性拼接是一种有效提高结构耐久性和安全性的方法。
在进行柔性拼接时，需要充分考虑材料的配合比例和施工工艺，设计合理的接缝并进行监测，考虑环境因素和使用条件的影响。
只有在这些方面都能做好的基础上，才能更好地应用于城市交通工程中，提高道路和桥梁的耐久性和安全性。
此外，GD弹性混凝土柔性拼接技术的发展离不开广泛的研究和实践。
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文章编号:1671-2579(2007)01-0047-06柔性路面车辙预估的粘弹性方法王海君 编译(广州西二环高速公路有限公司,广东广州 510800)摘 要:沥青混合料的粘弹性流动导致沥青路面产生永久变形(车辙)。
对于粘弹性体系,永久变形与材料的弹性参数无关,但可通过采用粘性参数的线弹性模型预估出来。
为了确定沥青混合料在较大环境变化条件下的粘性,该文引入了一个新的基于常规试验数据的简单理论方法,并将根据此方法得到的车辙预估深度与法国新近的一个足尺试验数据进行对比,结果表明此线性车辙模型的适用性较好。
关键词:柔性路面;车辙;粘度;流变特性收稿日期:2006-08-30车辙是柔性路面较普遍的破坏形式。
本文提出了一个基于线性粘弹性理论的模型来分析柔性路面车辙的方法,并通过与法国新近的车辙深度试验数据相比较,验证了该方法的适用性。
1 理论车辙模型公式1.1 线性系统理论线性系统对随时间变化的输入变量f (t)的响应z(t)由卷积公式给出:z (t)=-h(t - )f ( )d (1)式中:z (t)为时间t 时的响应;f ( )为时间 时的输入的力;h(t)为t =0时的单位脉冲在时间t 时的响应。
假设f (t)是瞬变的,从时间t =0开始,可定义为:f (t)=0F(t)0t <00!t !T fT f <t(2)代入式(1)得:z (t)=T fh(t - )F( )d (3)如果脉冲响应在长时间t >T h 后有一个不变的残余变形h(t)=h ,式(3)可改写为:z (t)=hT fF( )d (t >T h +T f )(4)上式表明系统的残余变形与施加的脉冲和脉冲响应的最终值h 的乘积成比例。
而一般线性粘弹性系统的常数h 可以通过通用的线性微分方程求得。
∀Ni =0 i d iz d t i =∀Mj =0j d jf d t j+!(5)如果f (t)是式(2)定义的瞬变值,z (t)是未扰动位置,当t <0时z =0,则式(5)中!必为0。
如果系统中t T f 时有残余变形∀,则:lim [z ]=∀ lim t # d i zd t i =0(6a )代入式(5)得: 0=0(6b )将其代入式(5),并对时间t 积分得到:∀Ni=1i d (i-1)zd t i-1 -=∀Mj =1d (j-1)fd t (j-1)-+T fF(t)d t(7)由初始条件和式(6a )的条件说明上式两个方括号中唯一的非零项是左边求和项,当i =1时其值为 1∀。
当t T f 时,式(7)变为:∀=1T fF(t)d t(8)比较式(4)和式(8),则脉冲响应的永久位移可由下式得到:h = 0/ 1(9)47第27卷 第1期2007年2月中 外 公 路如果式(7)中的导数为0,系统将与速率无关(即线弹性)。
输入静力f系统中产生的静态位移z可由下式得出:z f =0(10)假设式(10)用时间z的导数z∃项改写,取消 =0 [由式(6b)],则式(5)变为:1z∃=0f因此,有:z∃/f=h=0/ 1(11) 1.2 由层状线弹性模型确定h各相同性线粘弹性材料的本构方程可分离成偏离元和体积元。
如用普通的Burg er%s模型表征材料的偏移蠕变和体积蠕变行为,当时间趋于无穷时,输入静应力产生的偏应变和体积应变速率的响应可分别由下式表示:e∃ij=s ij(t)/#∃∃ii=%ii(t)/&(12)式中:e∃ij为t#时的偏应变速率张量;∃∃ij为t#时的体积应变速率张量;s ij(t)为时间t时的偏应力张量; %ii(t)为时间t时的体积应力张量;&、#分别为体积粘度、剪切粘度。
因此,在线弹性体系方程中使用粘性材料参数代替同类的弹性参数,就可以计算出应力、应变和位移速率。
1.3 路面车辙的应用路面对动态单轮作用力的响应可由卷积公式得出:z(x,t)= -h(x-v ,t- )f( )d= -h v∋,∋+t-x v f x v-∋d∋(13)式中:∋为x/(v- );z(x,t)为在时间t和位置x的响应值;v为行车速度;h(x,t)为t=0时的单位脉冲在位置x和时间t的响应;f( )为时间 时轮胎作用力的瞬时值。
脉冲响应函数的稳定状态位移可以表示为:h(x,t)=h(x)(当t#)(14)则单轴纵向位置x的永久变形变为:z(x,)= x0/v-x0/v h(v∋)f x v-∋d∋(15)假设与脉冲施加点的距离远大于x0[即当|x|> x0,h(x,t)=0]时脉冲响应可以忽略,则式(13)可以改写为:z(x,t)= x0/v-x0/v h v∋,∋+t-x t f x v-∋d∋使用线性叠加原理累计多重轴载,即可得出结果。
其中,h(x)为与荷载施加点距离x的永久竖直位移速率影响函数。
如果力f(t)是关于时间的常数,式(15)可进一步简化为:Z()=Fvx-xh(y)d y(16)式(16)的积分表示函数h(y)影响下的区域,其计算出的永久变形与静载F成正比,与行车速度v成反比。
这种路面车辙计算方法具有以下优点:(1)永久变形的层间分布计算精确。
(2)行车速度和动载的影响仅需要各种轮胎的影响函数h(x)即可在积分区间内精确计算。
(3)路面温度对车辙形成的影响,可以包含在对粘度的温度敏感性的分析中。
因此,如何测定路面结构层在使用期内经受的环境温度变化范围内的粘度是本模型应用所需解决的关键问题。
2 沥青混合料的粘度目前还没有确定环境变化较大条件下沥青混合料粘度的普遍的理论方法。
本文从沥青结合料和混合料组成的角度得出一个新的方程,用于估计沥青混合料的粘度。
2.1 纯沥青的流变特性2.1.1 沥青劲度沥青劲度一般决定于加载顺序、加载时间和温度。
Van der Poel在不同温度和加载时间下,对多种沥青进行了完整的单轴蠕变和动态试验,总结出了普遍使用的Van der Po el诺谟图。
2.1.2 沥青粘度线性粘弹性流变模型可再现沥青在不同温度下的蠕变柔量。
研究发现,Burger&s流变模型模拟沥青的特性比较准确。
因此,本文采用广义的三单元二次延迟Burg er&s模型来模拟沥青的蠕变特性,以确定沥青在给定温度下的粘度。
三单元线粘弹性Burg er&s模型包括一个Max w ell元件和两个串联的Kelvin元件(图1)。
三单元Burger&s模型在受到t=0时施加、t=t1时卸除的分段应力作用时,单轴应变响应如下式所示:48中 外 公 路 27卷∃(t)=%01E 1+1(1+∀3i=21E i(1-e -t/ i )0<t !t 1∃(t)=%0t 1(1+∀3i=21E i(e -t 1/ i ) t >t 1(17)式中:E 1,(1,E i ,(i 为弹性和粘性材料常数; i =E i /(i ,即第i -1个K 元件的延迟时间。
图1 三单元Burger &s 模型示意图对Van der Poel 诺谟图得到的数据进行拟和,得出沥青在几个温度下的蠕变柔量见图2。
加载时间较长,特别是在低温情况下沥青粘性流动的阻力增大时,必须考虑粘性变形引起的较大应变。
目前已得到英国测定的典型路面磨耗层在较大温度范围内良好的拟和结果。
图2 3种温度下拟和的沥青蠕变柔量沥青在各温度下的预期粘度是从拟和的响应中得到的一系列粘度阻尼值((1)。
它是Burg er &s 模型中对不可恢复变形唯一有贡献的元件。
2.2 沥青混合料的流变特性2.2.1 沥青混合料的劲度当沥青劲度较高(S b ∋1M Pa )时,沥青混合料的劲度可采用Bonnaire 诺谟图或如下经验公式预测:(S m )H =S b 1+257.5-2.5VMA n(VMA -3)n(18)式中:(S m )H 为沥青混合料劲度(当S b ∋1M Pa );S b 为沥青劲度(M Pa );VMA 为混合集料空隙率(%)。
当S b <1M Pa 时,S b 与(S m )H 之间的关系不但取决于混合料组成和沥青粘结料性质,还取决于集料级配、集料形状、材料压实情况和约束条件等因素。
沥青劲度较低时,沥青混合料应变速率有降低的趋势(有时趋于0),从而在长时间加载时限制永久变形的产生。
为建立反映此现象的模型,H ills 假设混合料在蠕变试验中内在结构的变化是连续的,从而得到了单一屈服方程的低劲度曲线族:(S m )L =C 1(1+C 2/S b )2-q-1(19)式中:(S m )L 为沥青混合料劲度(S b <1MPa );S b 为沥青劲度(M Pa );C 1、C 2、q 为试验测定的常数。
C 1、C 2和q 这3个常数反映了试验时混合料的内在结构,如果将式(19)按对数坐标绘制,C 1和C 2分别决定劲度曲线的竖直和水平向位置,而q 决定低劲度情况下曲线的形状,其值有效地描述了混合料内在结构的不同类型。
假定一对相邻集料颗粒的任意方向被一层厚h 的薄沥青膜隔开,系统受局部的法向和切向应力(!%和k %)作用,施加的压应力向颗粒各自排列方向的垂直和水平方向转化,则系统的特性可以划分为以下类型:(q =0,变形仅由颗粒的剪切位移引起,粘结膜厚度不变;)q =1,粘结膜在法向应力作用下,以Stephan &s 方程给定的速率挤向附近的空隙,使粘结膜厚度减薄;∗2!q !9,认为颗粒之间的粘结膜包含q -1个中间颗粒;+q ∋10,临近颗粒实际上局部摩擦接触,变形速率与单位体积内总的名义接触面积成反比。
研究发现,如果路面在建设期间压实良好,不太可能在车辙形成期间增加密度,永久变形仅由剪切流动引起,则相邻集料颗粒间(q ∋10)摩擦接触引起的变形不会在典型路面运营条件下(加载时间和温度)发生的假设是合理的。
然而,为了合理地估计沥青混合料的粘度,必须考虑较长的加载时间以及较低的有效劲度,以使粘性变形产生足够的应变。
因此可使用式(18)描述高劲度沥青(S b ∋1MPa )混合料特性,式(19)取适当的q 值描述低劲度沥青(S b <1M Pa )混合料特性。
为了保证两个劲度公式间[式(18)和(19)]平滑过渡,采用协调方程确定式(20)中的常数C 1和C 2:(S m )H (S b )S b=1M Pa= (S m )L(S b )S b=1M Pa和(S m )HS b=1M Pa=(S m )LS b=1MPa(20)2.2.2 沥青混合料粘度如果q 已知,线粘弹性模型可以拟和沥青混合料在各种温度下的蠕变柔量。
假设压实良好的沥青混合料蠕变是由沥青结合料的剪切流动产生的,那么沥青混合料的一般流变行为就与纯沥青相同,从而三单元49 1期 柔性路面车辙预估的粘弹性方法Burger&s模型可用作沥青混合料蠕变特性模型。