板底脱空对水泥混凝土路面板动力响应分析

为了分析板底脱空对水泥混凝土路面板的动力响应,基于流固耦合原理建立了考虑板与板相互作用的9块水泥混凝土路面板脱空有限元模型,分析在行车荷载作用下,车辆参数(均布质量、作用面积和运动速度)、路面板参数(路面板厚度、纵横缝分布钢筋等)以及板下地基脱空(不同脱空面积、不同位置以及脱空处不同含水量)对路面结构作用力的影响;探讨了接缝处布设钢筋的9块板水泥混凝土路面结构的动态弯沉、最大弯拉应力和水压力的变化规律.结果表明:无论脱空与否板角隅处脱空区域水泥混凝土路面板顶的表面弯沉、弯拉应力明显大于纵缝脱空区域;弯沉和弯拉应力随着脱空面积的增大而增大;脱空区域不同含水量对板弯沉和弯拉应力影响不大.随着脱空面积的增大,基层脱空区域底面受水压力呈线性增长的趋势,其中板角隅处脱空区域水压力明显大于纵缝脱空区域.     

弹性地基上混凝土板动力响应试验及数值分析

为探讨弹性地基上混凝土板的动力响应,开展室内模型试验和数值模拟分析.在模型箱内填实土体,上置预制混凝土板,采用橡胶头的力锤作为加载设备,研究混凝土板的运动过程、脱空状况以及弯沉盆形状等,并辅以数值验证.结果表明:板角加载时位移幅值最大,板中加载时位移幅值最小;不脱空情况下,在板对称轴一端加载时,加载点向下位移最大,对称轴另一侧向上位移最大;在小变形和接触良好前提下,功的互等定理完全适用;在板边中点敲击,弯沉盆边界在板中附近,而在板角敲击时弯沉盆边界靠近板对角线;脱空区附近的位移等值线密度增加、曲率变大.可根据弯沉盆形状或相关点处位移值判别板的脱空状况,以及通过数值结果拟合试验数据法来确定地基的弹性模量.     

基于板底脱空的水泥混凝土路面动水压力试验研究

通过室内动水压力模拟试验,研究不同浸水饱和度、脱空面积、荷载位置、荷载大小和荷载速度等条件下的水泥混凝土路面板底脱空处的动水压力。结果表明:脱空位置在板角处引起的动水压力最大,为最不利脱空位置;随着脱空面积的增多,动水压力呈线性增大;当浸水饱和度低于60%时,动水压力增加的幅度较小,当浸水饱和度高于60%时,动水压力急剧增大;随着荷载速度的增大,动水压力显著增大,但荷载大小对动水压力影响不显著。     

基于振动传递率函数的水泥混凝土铺面脱空识别方法

为提高水泥混凝土铺面脱空识别的准确性和便捷性,提出一种基于振动传递率函数的板底脱空识别方法。首先,建立了九块板全尺寸铺面结构三维有限元模型,获取冲击荷载作用下铺面板的多点加速度响应;其次,在2个振动传递方向上,分别计算相邻2个测点间的振动传递率函数,分析特定频段内传递率函数的差异,并提出传递率损伤指标(transmissibility-damage indicator, TDI)及其矩阵表达式;最后,计算分析11种不同脱空形式、程度下TDI矩阵的差异,并分析测点布设方式、信号噪声水平对TDI矩阵的影响。结果表明：该脱空判定指标能较好识别定位板角和板边局部脱空。所得TDI矩阵在板角脱空的2个传递方向均十分显著,在板边脱空的垂直脱空边方向较为显著;对于板中脱空,2个传递方向上的TDI矩阵均无法有效识别。板中脱空的分布与TDI矩阵的分布一致性较差;对于多区域脱空,其计算得到的TDI矩阵与单区域脱空类似,对于板角和板边局部脱空均能有效识别;测点布设越密,TDI矩阵的分布与脱空分布的一致性越高。然而,该识别方法对噪声水平较为敏感,噪声水平越高,识别精度越低,需要较高精度的传感器或设备予以支撑。     

考虑板角脱空的公路隧道水泥路面设计方法

建立了公路隧道水泥混凝土路面结构在板角脱空下的三维有限元分析模型,计算了各种因素水平下的板角顶面拉应力和板底拉应力,并利用多元非线性回归技术得出了高强度基岩下的应力计算公式.基于此,提出以板底拉应力和板角顶面拉应力为控制指标的隧道水泥混凝土路面的设计方法,并通过实例进行了计算,对公路隧道工程设计人员进行路面结构设计时具有实际的参考价值.     

同板动弯沉差脱空判别方法和标准

针对目前脱空判别方法在实际工程应用中的不足,为了准确定量地判定水泥板底脱空,提出了采用同板板边中点一板中弯沉差和板角一板中弯沉差为判别指标的脱空判定方法。采用ANSYS有限元法建立了板边脱空和板角脱空三维模型,模拟FWD加载效果,计算了在不同脱空深度、脱空面积和传荷能力下的板边中点、板中、板角弯沉值,得出了板边、板角与板中的弯沉差范围;以烟威高速公路为依托,对FWD弯沉检测数据进行统计分析,参考理论计算和钻芯取样结果,给出了同板弯沉差判别标准和传荷能力修正系数,并通过试验路验证了所提标准的可行性,结果表明：ANSYS有限元理论模拟值符合工程实际,所提标准板边弯沉差的准确度为88．5％,板角弯沉差的准确度为84．6％。该方法是在同一条件下进行分析评定,消除了大部分弯沉影响因素引起的变异性,可以分级评定脱空严重程度,更好地指导水泥路面养护维修。     

水稻排种器振动板横向振动分析与试验

为进一步提高超级稻有序排列播种精度,对振动式排种器振动板的横向振动特性进行了研究。首先阐述了振动式排种器的工作原理,建立了振动板横向振动的力学模型,并对稻种在振动板上的跃起运动进行分析;再利用振动测试采集仪等设备对振动板进行振动测试,分析了激振频率、振动板角对振动板横向振动的影响,得到板面的横向振动规律,提出了排种器振动板上导向板布置的区域为:400mm×300mm;再连接V型槽输送已定向排序稻种的设计方案。试验结果表明,在激振频率为4.5Hz、振幅为3.5mm、振动板倾角为10°、导向板曲率为2.65时,该设计方案可以有效避免稻种的跃起,实现均匀有序播种,满足超级稻有序、连续播种的要求。     

基于轮胎加速下落法的水泥混凝土路面噪声特征

基于轮胎/路面噪声产生机理,对轮胎下落法进行了改进,提出了轮胎路面噪声测试的新方法——室内加速下落法。在此基础上,测试了轮胎冲击不同刻槽参数组合、光面及多孔混凝土试板时的声压水平和声压频谱特征。结果表明:多孔混凝土路面噪声水平比横向和纵向刻槽混凝土噪声水平低10dB(A)和3dB(A);相同刻槽参数的纵向刻槽比横向刻槽水泥混凝土路面噪声低0.2～9.1dB(A);光面混凝土路面噪声水平高出纵向刻槽水泥混凝土路面约3dB(A)。混凝土路面的1/3倍程中心频率为连续谱,并且噪声主体部分在200～2 000Hz之间;最大声压级对应的频率一般在500～1 500Hz之间;纵向刻槽和多孔混凝土路面的频谱曲线没有出现噪声尖峰,而横向刻槽混凝土路面存在明显的噪声尖峰,光面混凝土路面的噪声尖峰出现的频率位置较横向刻槽混凝土路面大200Hz,其峰值也较横向刻槽混凝土路面小。     

基于滑行通过法的水泥混凝土路面噪声特征

利用滑行通过法对5条不同纹理构造的混凝土路面的噪声特征进行了测试。在此基础上,分析了不同速度条件下刻槽混凝土路面与光面混凝土路面噪声水平的差异,得到了车辆以80km/h速度通过测试路段时的1/3倍频程频谱分布特征。结果表明,光面水泥混凝土路面比横向刻槽水泥混凝土路面噪声水平低1.5～2dBA;随着槽深的增大,横向刻槽混凝土路面噪声会增大;随着车速的提高,噪声也相应增大;水泥混凝土路面/轮胎相互作用噪声频谱主要分布在200～2 000Hz之间;随着1/3倍频程频率的增加,声压级会逐渐增大,增大到一定值时就会逐渐减小,最大声压级对应的频率一般在800～1 250Hz之间。     

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.     

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法. 该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系. 根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线. 收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析. 参数分析结果表明：随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.     

正六边形蜂窝型空腹楼盖混凝土板的有效宽度计算

为便于工程简化计算,将混凝土楼板和下空腹钢结构梁运用刚度等效原则简化为钢结构梁,利用有限元方法分析了正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖和刚度等效钢结构楼盖在竖向荷载作用下的静力特性,通过对比分析,研究了不同混凝土楼板参与宽度的竖向挠度,计算出钢-混凝土组合结构混凝土楼板的有效宽度,并分析得出的混凝土板有效结构宽度与混凝土板厚度和钢-混凝土组合结构厚度间的关系。研究结果表明：正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖结构的抗弯刚度随剪力键高度的增加而加大,上翼缘混凝土板有效结构宽度随剪力键长细比的增加而减小;混凝土板有效结构宽度随自身板厚的增加而增加,近似为线性增长。     

增幅冲击下钢筋混凝土板的抗冲击性能

钢筋混凝土板在服役期间可能承受落物多角度连续撞击等多次冲击荷载作用,钢筋混凝土板抵抗多次冲击的能力、多次冲击作用下钢筋混凝土板的性能演化和剩余性能评估等问题至关重要,其中,多次冲击的加载制度是研究钢筋混凝土板抗冲击性能的重点。为研究多次冲击下钢筋混凝土板的抗冲击性能,利用落锤和摆锤试验研究钢筋混凝土板在增幅冲击下的抗冲击性能,获得钢筋混凝土板在历次冲击过程中的冲击力时程曲线以及历次冲击后的整体变形和凹陷变形特征,分析钢筋混凝土板的吸能特性和累计损伤演化规律,研究钢筋混凝土板受冲击后的残余性能。结果表明：冲击角度对钢筋混凝土板的变形有显著影响,斜向冲击对钢筋混凝土板安全性能的影响更大;增幅冲击降低钢筋混凝土板的吸能能力,提高其破坏率,钢筋混凝土板的冲击响应相对于恒重重复冲击更加稳定。     

钢筋混凝土叠合板的抗弯性能研究

使用吉林大学建设工程学院研制的新型复合材料永久模板研究钢筋混凝土叠合板的抗弯性能。研究结果表明：钢筋混凝土叠合板在叠合面得到有效处理后能确保预制部分和现浇部分的协同受力,叠合板的极限承载力相比普通混凝土板高出8.99%,同时受拉区混凝土抗开裂能力大大增强。叠合板破坏形式为大变形塑性破坏,抗弯性能优异。     

预应力CFRP板加固钢筋混凝土双向板的正截面抗弯承载力

共制作了6块规格相同的钢筋混凝土(RC)双向板(4块预应力碳纤维板加固RC双向板、1块非预应力纤维板加固RC双向板和1块未加固的对比试验板)进行加载试验,研究预应力碳纤维板加固RC双向板的正截面抗弯承载力.结果表明:非预应力纤维板加固RC双向板、预应力纤维板加固RC双向板的单位和极限荷载比未加固的对比板极限承载力提高程度都较大,预应力碳纤维板加固法的加固效果更明显,碳纤维的强度利用率更高,预应力加固板板材间距较小时,单位板宽受弯承载力增加明显,同对比板相比显著提高了构件的抗弯强度和刚度,理论计算值与试验值较吻合.     

高温下FRP加固钢筋混凝土板非线性分析

为了给FRP加固钢筋混凝土板的耐火性能研究提供数值计算方法,实现FRP加固板高温下的热-力学耦合分析,在合理选取混凝土、钢筋及FRP材料力学性能参数的基础上,编制了FRP加固板高温下的非线性有限元分析程序,程序的有效性得到了已有试验结果的验证.基于程序对薄涂型防火涂料厚度、载荷比、混凝土板纵筋配筋率、FRP加固量、混凝土板厚及钢筋保护层厚度等对影响加固板跨中位移的相关参数进行计算分析.结果表明:防火涂料厚度、火灾载荷比以及FRP加固量对加固板耐火性能有显著影响;混凝土板厚及钢筋保护层厚度也对火灾下的加固板挠度产生影响;而跨中挠度随混凝土板纵筋配筋率的变化不明显.     

Rational concrete cover of prestressed concrete beams and slabs for fire resistance

As the influence of the ratio of the characteristic value of structural resistance to that of frequent combination effect,K,on the thickness of concrete cover of prestressed concrete (PC) beams and slabs for fire resistance is not considered sufficiently in design criteria for concrete structures in China and other countries at present,numerical analyses were carried out by ANSYS software on unbonded prestressed concrete (UPC) one-way simply-supported and continuous slabs and beams,and bonded PC simply-supported and continuous beams subjected to fire in 186 cases.In the analysis,K,section dimensions and the thickness of concrete cover are regarded as independent variables and some calculation parameters determined by trial and error based on test results.Calculation formula for fire endurance of UPC simply-supported and continuous slabs was proposed,and the recommended thicknesses of cover of PC beams and slabs was presented in consideration of the influence of K and section dimensions as well as fire endurance requirements.Comparison analysis of relevant design criterions in China and other countries was performed to verify the rationale of the proposed values.     

CFRP布加固混凝土梁板防火涂料层厚度取值

为改善CFRP布加固混凝土梁板的抗火性能,选用厚涂型防火涂料作为CFRP布加固混凝土梁板的防火保护层的措施.以常温下正截面抗力标准值与频遇组合效应标准值的比值K、常温加固后抗力提高幅度β和防火涂料层厚度c0为参数,通过ANSYS有限元程序和matlab程序对火灾下CFRP布加固的混凝土梁板进行了大量的计算.提出了考虑K、β和耐火极限tu要求的CFRP布加固混凝土梁板厚涂防火涂料层厚度c0的取值建议.     

Behavior of steel-concrete composite slabs subjected to standard fire

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌａｂｓｗｉｔｈｐｒｏｆｉｌｅｄｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｉｎｇｈａｖｅｍａｎｙｇｏｏｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｌｏａｄａｂｉｌｉｔｙ ,ｇｏｏｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙａｎｄｅａｓｙｔｏｂｅｂｕｉｌｔｅｔｃ .,ｓｏｔｈｅｙｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｏｆｔｅｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｈｉｇｈ ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ .Ａｌｏｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｈａｓｂｅｅｎｄｏｎｅｏｎｔｈｅｍｅ ｃｈａ…     

闭口型压型钢板-再生混凝土组合楼板的受弯性能

为了解再生混凝土组合楼板的受弯性能,进行了闭口型压型钢板-再生粗骨料混凝土组合楼板在重复荷载作用下的弯曲性能试验,研究了不同钢筋构造措施和不同厚度的再生粗骨料混凝土组合楼板的受弯性能,并与普通混凝土组合楼板的受弯性能进行了比较,给出了闭口型压型钢板-再生粗骨料混凝土组合楼板的受弯极限承载力计算和挠度验算方法.研究结果表明:与压型钢板-普通混凝土组合楼板相比,再生粗骨料混凝土组合楼板的受弯承载力及刚度降低幅度较小,经过合理设计,可以应用于实际工程结构;在再生混凝土组合楼板中采取钢筋桁架加强构造措施,可以明显提高组合楼板的受弯性能.