水泥混凝土路面板早龄期翘曲行为机制研究

为了解水泥混凝土路面板翘曲在早龄期阶段的行为和形成机制,设计了大量程振弦传感器监测竖向位移方法,对夏季工况14 d早龄期路面板全幅竖向变形进行了连续监测,并结合编制的专用早龄期程序进行了对应行为和形成机制理论分析。研究显示,早龄期阶段面板呈现“平整板-板角翘曲,板角翘曲-1/4板位隆起中间态翘曲,板角翘曲-1/4中间态翘曲-板中翘曲”3阶段翘曲演化行为,面板变形在早龄期阶段存在多种翘曲模式和不对称现象。早龄期翘曲与环境场、面板混凝土模量、徐变、结构约束显著相关,徐变对面板早龄期行为有显著消散作用。在板周约束和温度变形驱动不足等组合情况下,将产生1/4对角线板位隆起固化形状,形成路面板局部不平整和对应位置脱空。建议区分早龄期固化变形和早龄期固化基准参数的作用特性,通过面板支撑状态等效反映固化变形作用效应。     

水泥混凝土路面板早龄期湿度场数值模拟研究

基于Fick第二定律湿度扩散方程,采用有限差分方法,重点考虑面板温度变化、基层吸水及供水能力、自干燥对板内湿度的影响,开展了现场施工条件下水泥混凝土路面板早龄期湿度场数值模拟和性状特性研究,并与室内试验、四季不同的现场监测试验和国外类似研究结果进行了对比校验。研究表明采用的算法、模型和参数可较好模拟现场面板湿度场性状,数值模拟宜考虑面板内部温湿度耦合作用、采用基层湿度交换边界,基层绝湿边界可使面板湿度计算值显著偏高。现场施工条件下水泥混凝土路面湿度更易受到周围环境参数、施工铺筑时间和养护方式的显著影响,相比之下材料参数改变对面板湿度影响并不显著。建议进一步精细化研究板上下边界条件及参数,路面施工时尽量避免炎热季节,高温时段和基层过于预湿。     

水泥混凝土路面早龄期应力行为试验研究

为了解路面板早龄期应力性状与行为特征,基于福建夏季高温、冬季低温、隧道恒温进行了3种典型环境条件的路面板早龄期行为现场试验.采用无应力圆筒装置去除路面板温湿度无应力应变,基于应变历史结合步进法考虑徐变松弛获得路面板典型监测位置应力性状和时程.同步监测路面板早龄期温度场和整板翘曲,比较路面板早龄期应力与温度梯度、翘曲变形...     

设沥青夹层水泥混凝土路面早龄期力学行为与作用效应研究

基于水泥混凝土路面早龄期三维有限元力学分析程序,对设沥青夹层面板结构早龄期阶段力学行为和性状形成的结构效应、沥青夹层效应进行了研究。研究发现,早龄期阶段固化温度、混凝土的徐变和硬化历程与环境场叠加作用,会引起面板更大的早期板角翘曲和脱粘,以往传统分析理论忽略了此方面影响。设沥青夹层结构比无夹层直接加铺路面脱粘面积小、翘曲变形更大。沥青夹层面板早龄期增大翘曲、脱粘的结构效应与特定重载交通共同作用下可能产生对路面板疲劳寿命不利的影响。对设沥青夹层加铺结构建议采用刚度较大的基层,夹层厚度宜在30 mm以内,沥青夹层混合料模量宜选低值。     

水泥混凝土路面板早龄期徐变效应研究EI北大核心CSCD

基于微预应力-固结理论徐变模型,综合考虑材料、结构以及环境参数影响,建立三维路面板早龄期力学行为仿真程序,开展了路面板三维结构徐变效应研究。研究显示,徐变对路面板早龄期作用是一种松弛效应,显著降低了路面板早龄期翘曲和应力;徐变对路面板早龄期行为的影响量级与温度梯度、板边约束的影响相当;徐变效应受板边约束、温湿度梯度和整体温度条件显著影响,空间位置存在不均匀分布特性,徐变作用下应力最大松弛位置向受约束的板边中部靠近;路面板徐变松弛效应有显著经时特性,前7天徐变效应最为显著,60天后趋于稳定;面板温度梯度与整体温度提高,徐变松弛效应显著增加。理论比较显示,忽略温度对徐变的影响会低估高温、高估低温条件下的徐变效应,工程中可基于徐变效应设计降低路面板早龄期初始翘曲与初始应力。     

水泥混凝土路面板湿度翘曲形成机理及变形计算

混凝土板内湿度梯度引起的板向上翘曲在车辆荷载耦合作用下可以导致路面板产生早期断裂,所以研究湿度梯度对板变形及应力的影响一直都是道路工程领域亟待解决的问题。但由于缺乏对混凝土路面板内部湿度梯度形成机理的统一认识,及混凝土湿度与变形本构关系的缺失,上述问题一直悬而未决。目前混凝土路面板的变形和应力计算,常常忽略湿度梯度的影响。因此,不能反映处于自然环境中的路面板的实际变形、受力状态。该研究基于水泥基胶凝材料本身特性,并考虑混凝土中水分扩散、吸附的影响,辨别、讨论影响水泥混凝土路面内部湿度状态的三个主要因素,提出混凝土路面板湿度梯度形成机理,给出湿度与变形的本构关系,建立简化的水泥混凝土路面湿度翘曲及应力计算方法。     

水泥混凝土路面角隅应力分析

鉴于我国刚性、半刚性基层上水泥混凝土路面角隅断裂多发的状况,采用弹性地基上不等平面尺寸双层结构模型分析其产生的原因。面层角隅在单个矩形荷载作用下,讨论了半空间地基和文克勒(Winkler)地基路面结构应力、弯沉的异同,给出了按应力和弯沉等效时地基参数之间的换算关系;分析了基层超宽对面层和基层自身应力的影响,得到了基层超宽系数的近似回归式;探讨了面层角隅受荷和温度梯度共同作用下面层应力采用叠加方法和耦合方法计算的差异;初步给出了板底脱空(层间接触刚度弱化)、邻板接缝传荷对路面结构应力、弯沉影响的规律。     

早龄期粉煤灰混凝土损伤特性的试验研究

本文对早期龄粉煤灰混凝土的抗压强度，劈裂强度，弹性模量以及粉煤灰混凝土不受力阶段的损伤度等进行了试验研究和理论分析。     

基于龄期度法对早龄期混凝土结构温度应力的分析

为合理确定早龄期混凝土的性能,考虑养护温度对混凝土力学性能的发展过程及终值的影响,引入了龄期度法,并以某高层大体积混凝土基础底板的温度场和应力场的有限元计算为例,讨论了应用龄期度法对早龄期混凝土结构温度应力计算问题。在有限元分析中应用龄期度法,要求每个单元都具有不同的材料属性,并且每个单元的材料属性都要随荷载步改变,计算中满足了上述两个要求,并通过计算说明了该基础底板实测内外温差超过规范规定的温差限值而未出现裂缝的原因。     

早龄期混凝土路面板非线性温度场下温度应力的计算

给出了一种早龄期混凝土路面板非线性温度场下温度应力的解析计算方法。模型将路面板厚度方向的非线性温度分成平均温度、线性温度和非线性温度三个分项,每一分项温度引起应力分别计算,最终总应力为三部分应力的叠加。此外,由于徐变对温度应力发展具有很大影响,因此该文也对混凝土徐变对板内温度应力的影响进行了分析。模型预测结果表明:在非线性温度分布下,温度应力沿板厚也是非线性分布的,温度变化产生的最大温度应力可能出现在路面板厚度方向的任何高度上,这依赖于沿板厚方向的温度分布特征。混凝土徐变会显著的降低路面板内的温度应力。     

旧水泥混凝土路面缩缝加设传力杆的力学效应分析

为研究旧水泥混凝土路面加设传力杆带来的综合效应,对某高速公路路面缩缝加设传力杆,并修筑了不同方案的试验路,测试表明：未加设传力杆缩缝的传荷系数为0.2~0.4,加设后提高到0.7~1.0,传荷能力提高了2倍~5倍;直接受荷板的平均挠度值从0.587mm降到0.331mm,减少约1.8倍。通过ANSYS有限元建立旧水泥混凝土路面缩缝加设传力杆的三维模型,分别对已断板和未断板的5种缩缝设计方案进行的模拟对比,研究表明：旧水泥混凝土路面缩缝断面加设8根传力杆,直径28mm,间距26cm是比较经济合理的,缩缝加设传力杆将会产生很大效益,为确定经济、合理的改造设计方案提供理论依据。     

基于正交试验思想有限元分析的水泥砼路面板角脱空判定方法研究

利用正交试验设计的思想,针对使用贝克曼梁法检测旧水泥砼板板角脱空建立三维有限元分析模型。分析结果表明,检测弯沉和接缝传荷能力是判定板角脱空状况的充分必要约束条件。根据分析结果,建立定量判定板角脱空状况新方法。     

考虑水泥水化放热与太阳辐射的混凝土路面板温度场数值模拟

为了考察不同强度等级混凝土路面板不同季节、不同浇注时间的温度变化规律,建立了基于有限差分方法的综合考虑水化放热以及太阳辐射、大气温度变化等环境作用下路面板温度场数值计算模型。计算结果显示:混凝土路面板温度受太阳辐射和大气温度影响呈周期性变化,白天主要受太阳辐射影响,夜间主要受大气温降影响,浇注初期的水化放热亦对早期温升有贡献。混凝土路面板顶面与底面温度差以1d 为周期正负循环。其中温度变化幅度及上下面最大温差以夏季最大、秋冬次之、冬季最小。下午2 点浇注和采用较低强度的混凝土可抑制路面板的早期温升和温度梯度。     

钢筋混凝土双向板火灾行为的数值分析

根据傅里叶热传导理论,提出蒸发阶段水分修正函数,建立改进温度场模型;结合非线性板壳理论和热弹塑性本构关系,建立了火灾下钢筋混凝土双向板的数值模型,发展现有计算程序,通过计算结果与试验结果对比,验证了模型及程序的可靠性。在此基础上,分析了火灾工况、约束作用、骨料类型、板厚和保护层厚度等参数对混凝土双向板变形行为和耐火极限的影响规律。结果表明：火灾工况、骨料类型、板厚和保护层厚度对双向板火灾行为影响较大;双向板变形行为和破坏模式对约束作用非常敏感,力学机理较为复杂。     

加载速率对混凝土拉伸破坏行为影响观数值分析

探讨了加载速率及细观结构非均质性对混凝土破坏模式及宏观力学性能的影响。考虑到混凝土细观结构非均质性的影响,将混凝土看作由骨料和砂浆基质组成的两相复合材料。考虑材料的应变率效应,采用塑性损伤模型来描述砂浆基质的动态力学行为;由于骨料具有较高强度,假定不会产生断裂,设定为弹性体。对单边缺口的混凝土试件及L形试件在不同加载速率下的动态拉伸破坏模式进行了细观数值研究。数值结果表明：1) 混凝土动态破坏模式及裂纹扩展方向具有明显的加载速率相关性;2) 随着加载速率的提高,混凝土破坏模式从I-型模式到混合型模式转变;3) 混凝土细观结构越复杂,组分间相互作用越复杂,裂纹扩展路径越复杂,裂纹分支现象越为明显;4) 随着加载速率的提高,混凝土破坏时产生更多的裂纹扩展路径(分支裂纹),且损伤区域宽度增大,导致混凝土在高应变率作用下消耗更多的能量,可认为是混凝土材料动态强度提高的主要原因。