移动荷载下复合路面的数值分析

应用有限元数值计算方法,分析了复合路面在移动荷载下的动力响应问题.针对多层结构体系,建立了相应的有限元实体模型,并进行了动力响应分析.分别讨论了复合路面在不同车速的作用下的位移和应力变化.计算结果表明,车辆速度对路面的结构力学响应有较大影响,在路面设计和疲劳寿命设计中需要充分考虑振动和冲击载荷的影响. 更多还原     

持续高低温下沥青复合路面温度应力分析

以武汉长江隧道工程为依托,建立了隧道匝道明挖段沥青复合路面结构二维热分析几何模型,分析了在持续高、低温情况下复合路面结构的温度场分布及温度应力变化规律。研究表明:在持续高低温天气条件下沥青复合路面温度逐渐累积,沥青复合材料的应力松弛性难以发挥,路面结构应变能降低,应力急剧增加,沥青下面层最大温度应力可达3 MPa;要求重视隧道沥青复合路面结构设计,并相应提高沥青下面层材料的热稳定性和抗开裂性能。     

路面结构综合模量连续检测方法

为了连续检测实际行车荷载作用下的路面结构承载力,以振动设备跳振工况下振动轮对地面的连续冲击荷载来模拟实际行车荷载作用,建立了考虑路面结构随振质量和各运动阶段初始相位角变化的“机器-地面”系统动力学模型,并将多层弹性体系的路面结构等效为用多层结构综合模量代表路面结构承载力的弹性半空间体. 通过对比分析不同统计时间长度内振动轮加速度负向极值的平均值和均方根值,提出以统计时间长度为4 s的振动轮加速度负向极值的平均值作为振动轮加速度信号的评价指标,得到不同型号的振动设备连续冲击不同承载力的路面结构时,振动轮加速度信号与路面结构综合模量之间的回归关系,并通过现场试验证明了方法的可行性. 研究结果表明:在跳振工况下,振动轮的加速度反馈信号与路面结构综合模量存在较好的回归关系;当路面结构综合模量变化时,振动设备的质量越小,振动轮的加速度信号指标变化越明显,检测的效果越好;可使用自重2 t,激振力100 kN的振动设备,对实际行车荷载作用下的路面结构承载力进行连续检测.     

路面结构的动态响应分析研究

动态荷载作用下路面结构的响应分析研究越来越受到人们的重视.将比例边界元方法引入路面结构的动态响应求解,并与有限元方法进行对比分析.工程实例的计算结果表明,比例边界元法具有计算简单、精度高等优点,对路面结构的动态响应分析较为适用.     

沥青加铺水泥混凝土路面板角施荷受力分析

为研究沥青加铺水泥混凝土复合路面在板角作用荷载时的结构计算方法,采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了有限尺寸多层复合路面的计算模型,通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法.分析结果表明:若取距板角槡2a+1.5he位置的混凝土板表面应力为位移函数计算控制应力,则该应力与有限元分析的最大应力吻合较好(相差不到5%);而沥青面层应力前者小于后者,最大相差40%.位移函数计算与有限元分析结果的板角弯沉最大相差9%.合理假定地基反力函数和路面板位移挠曲函数可以得出分离式和结合式复合路面板角作用荷载时的最大弯沉及各结构层的控制应力.     

旧沥青路面上加铺水泥混凝土层的力学分析

水泥混凝土加铺层作为一种新型、有效,快速、经济且简便的旧沥青路面维修技术,虽在美国己进行了大量试验路研究,但在路面应力分析方面尚属空白.本文借助大型有限元分析软件ANSYS建立三维道路实体结构模型,对旧沥青路面水泥混凝土加铺层的复合路面结构进行力学分析.分析了:车辆荷载作用下结构层弹性模量和厚度的变化对路面加铺层的受力影响;温度作用下的温度应力及温度和车辆荷载的耦合作用;对旧路坑槽的修补及旧路面存在的裂缝带来的路面荷载应力的影响进行分析.对水泥混凝土加铺层的设计提出一些有意义的建议.     

非均布移动荷载下路面结构应力分析

采用移动加载的动栽模型,考虑非均布轮胎荷载模式以真实地模拟行车方式,建立三维有限元路面结构模型,分析了非均布移动荷栽作用下路面结构的应力响应,以及不同行车速度对结构的影响,以探求移动荷载作用下表面裂缝的开裂机理.结果表明:移动荷栽作用下结构内拉应力不至于引起表面裂缝的产生,但在轮迹带内边缘下最大剪应力比较大,对高速道路应注意高速下拉应力的影响;在低速的路面上更易出现表面纵向裂缝,对低速路面抗剪强度的控制尤为重要.     

采用离散元法分析路面结构的疲劳特征

为了在考虑疲劳损伤和恢复性能的基础上,获取路面结构在重复荷载作用下的疲劳特征,采用离散元方法建立了路面结构模型,并分析了在正弦重复荷载作用下路面结构沥青层底部的受力特性.由于路面荷载的随机性,分别以荷载大小、荷载间歇时间、荷载作用次序为考察对象,分析其对路面结构沥青层底受力特征的影响.研究结果表明:随着周期荷载作用次数的增大,沥青层底部拉应力快速增大至某一基础值,并在此基础值附近呈周期性波动,拉应变则在以一定幅值波动的同时,呈现整体水平先急剧增大后缓慢增大的规律;延长荷载作用的间歇时间,虽然一定程度上增大了拉应力和拉应变的波动幅值,但却显著降低了沥青层底拉应力和拉应变的整体水平;不同的荷载作用次序在沥青层底引起的应力应变状态不同,从小至大序列的荷载对沥青层造成的损伤明显小于从大至小序列的荷载.     

密肋壁板轻框结构空间计算模型研究

密肋壁板轻框结构是由密肋复合墙板和轻型框架构成的一种新型结构体系,研究该结构的空间计算模型,旨在为工程计算提供依据.结构中的框架取为若干空间梁单元,复合墙板取为平面梁单元和杆单元的复合子结构,建立了空间梁-平面复合子结构有限元模型,编写空间有限元程序.对水平荷载作用下,10层1/3比例模型房屋结构的侧移进行计算,计算值与试验值吻合较好,空间梁-平面复合子结构分析模型可用于该结构的计算分析.对比表明复合墙板能有效提高结构抗侧刚度,减小结构侧移.     

运动中的车辆荷载测量对路面平整度的要求

运动中的车辆荷载测量系统ＷＩＭ是安装于路面上用于测量行驶中车辆荷载,并以此估计车辆静荷载的一种系统。通过模拟计算给出了不同路面平整度状况和不同车速条件下,运载与静载之间的可能偏差或车辆振动对荷载测量的影响。     

水泥路面裂缝形成机制及破坏条件的非线性描述

首先根据混凝土材料组成的微观颗粒结构，利用分形几何学的基本原理对水泥混凝土路面裂缝分布进行描述，对混凝土弹性模量，配合比和分维数对水泥混凝土路面性能的影响进行了研究和分析，然后建立水泥混凝土路面裂缝形成机制的键渗流模型，应用重正化群理论计算渗流阈值，并由此确定混凝土路面的破坏条件，最后分析了分形，渗流阈值和水泥混凝土路面性能及其破坏条件之间的关系。     

运用MEPDG建立季冻区水泥路面IRI预测修正模型

为解决季冻区水泥路面平整度预测问题,基于MEPDG构建了季冻区水泥路面国际平整度指数(IRI)预测修正模型.该模型充分考虑了交通状况、气候条件和道路各层材料的特性,在原有预测模型基础上对CRK、TFAULT、SPALL和SF 4个指标变化趋势进行分析并与IRI相关性进行了验证,利用SPSS分析软件提出适用于季冻区特点的水泥路面平整度指数预测修正模型,结合黑龙江省水泥路面调查数据进行验证.结果表明:气候、交通、材料参数均对构成预测国际平整度指数的4个指标CRK、TFAULT、SPALL和SF有显著影响;且4个指标和国际平整度指数线性拟合可靠度高;利用交通量、降水、降雨、潮湿天数、冻融循环次数,路面材料性能等参数可对季冻区水泥路面国际平整度指数进行预测.提出的预测修正模型预测的精确度高,具有良好的实用性和较高的预测性能.     

福州水泥路面的温度预测及气象要素分析

路面结构温度场受众多外界环境因素的影响。以往研究表明,路面结构温度场与气温、路表温度和辐射大致呈线性关系,与时间和深度呈非线性关系。基于气象资料分析了福建省福州市的气候特点,并给出了路面结构温度及影响因素的测试方案。在实测路面温度数据基础上,采用STATISTICA软件回归分析福州路面温度场预估模型,新模型预估温度与实测结果相关系数达到0．9910,在预测混凝土路面板具有较好的精度。     

沥青路面低温温度场的经验预估模型

为建立更为准确的沥青路面低温温度场预估模型,通过对3种典型沥青路面结构的温度数据进行长期采集,获得了沥青路面的低温温度数据,并引入日最低气温、日太阳辐射量、平均风速和平均湿度参数,建立了沥青路面低温温度场的经验预估模型,并与SHRP模型、C-SHRP模型以及LTPP模型的预估结果进行了对比分析.结果表明:沥青路面的温度变化规律与气温相似,但存在一定的滞后性,且深度越深滞后性越明显;路面最低温度出现在路表,且其值高于最低气温;所建立的沥青路面低温温度场经验预估模型相对于SHRP模型、C-SHRP模型以及LTPP模型具有更好的预估效果.     

道面结构不均匀冻胀模型试验及数值模拟

为更好地揭示道面结构内部温度场、水分场和冻胀量的基本规律,为防治道面结构不均匀冻胀病害提供有效的理论依据,自主设计了道面结构不均匀冻胀模型试验箱,开展了外部水分入渗道肩和道面结构不均匀冻胀模型试验,基于ABAQUS的二次开发实现了道面结构内部水热力三场耦合数值模拟,并将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比分析.结果表明:模型试验直观地模拟了跑道与道肩冻胀错台现象,并阐明了错台的原因是跑道与道肩的不均匀冻胀;客观地揭示了道面结构内部温度场、水分场及冻胀量的发展规律;水分通过道肩渗入道面结构引发水分场的重分布;道面结构不均匀冻胀是水热耦合作用的产物,温度梯度和降温速率影响着冻结过程中水分的迁移和积聚,水分场的重分布反过来也影响着温度的传递.数值模拟结果与模型试验结果吻合良好,且符合实际,数值模型的正确性和适用性得到了验证.结合模型试验的客观性优势和数值模拟的全面性优势有助于深入研究更多寒区构筑物地基的不均匀冻胀病害问题.     

道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验及现场验证

为更加全面客观地认识机场道面结构的温度场、水分场及其耦合作用的基本规律,为季冻区机场道面结构不均匀冻害的防治提供理论依据和措施建议,设计道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验箱,开展外部水分渗入道肩试验和道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验,并利用现场冻胀量监测结果验证了模型的可靠性和适用性.结果表明:模型试验直观地模拟了跑道与道肩冻胀错台现象,阐明了其产生的原因和机理;揭示了机场道面结构温度场、水分场及其耦合作用的基本规律;外部水分入渗对机场道面结构水分场重分布有较大影响;机场道面结构的不均匀冻害是其内部水热耦合作用的产物,降温速率和温度梯度影响冻结时的水分积聚和迁移,反过来水分的重分布也影响温度的传递.采用室内缩尺物理模型试验和现场监测相结合的研究思路和实施方法不仅为季冻区建筑物不均匀冻胀问题的防治提供了理论基础,也丰富了人们探索水热耦合规律的方法,具有一定的参考价值.     

沥青路面使用性能预测模型的研究

应用引入回归技术的马尔可夫过程建模方法,建立使用性能变量的预测模型.在进行路面性能预测时,主要从路面损坏状况、结构承载力、行驶舒适性和安全性能四个方面分别评价路面使用性能并加权成路面综合评价指标.先对4项指标分别预测,再综合各预测指标得到综合指标的预测值.这种预测的方法简化了路况状态和转移概率矩阵的建立.在此以某地区序号14、15两条公路的路面调查数据为基础,得出本地区的路面性能预测方程和回归曲线.     

层间接触状况对半刚性基层沥青路面性能的影响

通过建立典型半刚性路面结构的三维有限元模型,采用柔性夹层模拟不同的层间约束条件,研究了路面结构在不同荷载下的受力状态,包括不同结构层的应力、应变及路表弯沉.结果表明层间条件从连续到光滑的变化导致路面结构的应力应变急剧增大;层间条件越连续半刚性基层沥青路面的使用寿命越大,反之,半刚性基层沥青路面的使用寿命越小.     

中南地区干线公路沥青路面改建结构设计研究

根据中南湖区当地气候条件及交通状况等因素,针对该路段沥青路面维修改造的现状,提出了柔性基层沥青路面结构方案和半刚性基层沥青路面结构方案,采用我国沥青路面设计方法、AASHTO设计方法和BISAR软件对路面加铺结构方案进行计算和分析.