预制块道面在飞机荷载作用下的结构响应研究

基于"地基-预制块道面结构-飞机轮载"的相互作用.以苏-30飞机为例,并借助大型通用有限元ANSYS软件建立了单块水泥混凝土预制块道面的三维有限元分析模型.应用此模型,计算了单轮荷载在不同作用位置情况下预制块道面的应力和变形,揭示了道面结构的力学响应.即在单轮荷载作用下,预制块道面结构的最大应力位于轮载作用位置的板底部...     

考虑接缝影响的机场刚性道面的有限元分析

以Marc有限元软件为工具,对道面面层和接缝用板单元进行模拟,考虑面层和基层之间的界面接触,建立了基于＂地基—道面结构—飞机轮载＂的相互作用的足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型,应用该模型,计算了飞机当量单轮荷载作用下刚性道面结构的力学响应,得出道面各结构层模量对板底应力的关系。     

移动荷载下机场刚性道面惰性点影响因素分析

在原有惰性点理论静力分析的基础上,结合Kirchhoff薄板运动微分方程,就Winkler地基上的刚性水泥混凝土道面板在移动荷载作用下,文章对惰性点存在性进行了研究,同时分析了刚性水泥混凝土道面板惰性点在移动荷载作用下受车辆速度、面板厚度、泊松比、密度和地基阻尼等因素的影响规律。研究结果表明:在移动荷载作用下,刚性水泥混凝土道面结构存在惰性点,并且此惰性点受车辆速度、板厚影响较大,而板的泊松比、密度和地基阻尼对惰性点影响较小,可以忽略不计。移动荷载下惰性点的存在性分析结果,为下一步惰性弯沉法在移动荷载下道面结构参数反演回归分析提供了基础。     

小尺寸水泥混凝土路面的有限元分析

减小板的平面几何尺寸能够降低荷载与温度梯度作用下水泥路面板的荷载应力及温度应力,基于此本文提出农村公路小尺寸水泥混凝土路面的概念,建立了小尺寸水泥混凝土路面板的有限元分析模型,分析了标准轴载作用于临界荷位时,荷载应力随板长、板厚的变化关系,荷载应力随基层厚度、基层模量的变化关系,并且进行了小尺寸水泥混凝土路面温度应力的计算分析,在此基础上提出了典型的小尺寸水泥混凝土板的平面尺寸。     

RESEARCH ON SMALL SLAB CEMENT CONCRETE PAVEMENT WITH FINTTE ELEMENT METHOD

减小板的平面几何尺寸能够降低荷载与温度梯度作用下水泥路面板的荷载应力及温度应力,基于此本文提出农村公路小尺寸水泥混凝土路面的概念,建立了小尺寸水泥混凝土路面板的有限元分析模型,分析了标准轴载作用于临界荷位时,荷载应力随板长、板厚的变化关系,荷载应力随基层厚度、基层模量的变化关系,并且进行了小尺寸水泥混凝土路面温度应力的计算分析,在此基础上提出了典型的小尺寸水泥混凝土板的平面尺寸.     

盖被层结构参数对混凝土道面双层板的影响研究

针对直接式水泥道面双层板结构,运用有限元方法分析了盖被层厚度、盖被层弹性模量以及道面板分块尺寸这3个盖被层结构参数对水泥混凝土道面双层板荷载应力和道面弯沉的影响,得出的结论可为下一步进行水泥混凝土道面双层板设计提供理论参考。     

重载作用下层状水泥混凝土路基路面弹性状态计算分析

建立水泥混凝土路面结构在荷载和环境因素作用下力学响应的定量模型,是路面结构设计理论的基本依据,水泥混凝土路面是一种弹性层状结构,可应用弹性层状体系理论求解水泥混凝土路面问题。当混凝土面层下为具有基层、底基层或垫层的层状地基时,可用弹性层状体系理论求解基层顶面的当量回弹模量。水泥混凝土路面板在荷载作用下会产生微小变形,在力学分析时将其视为弹性板,地基视为弹性地基,将水泥混凝土路面视为弹性地基上的弹性板,简称弹性地基板。     

道面水泥混凝土高性能化和放大道面板尺寸问题初探

综合耐久性和接缝是水泥混凝土道面的两大突出问题,道面水泥混凝土高性能化和放大道面板尺寸是解决问题的有效途径。文章分析了道面水泥混凝土使用性能要求和退化原因,据此提出了高性能道面水泥混凝土的性能内涵。文章指出,放大水泥混凝土道面板尺寸涉及大尺寸水泥混凝土道面板的结构学、材料学和施工技术三个方面;从材料角度,影响道面板尺寸的具体因素包括：温度伸缩应力、温度翘曲应力、干缩应力和荷载应力等。文章对道面混凝土高性能化和放大道面板尺寸的技术途径及路线进行了初步分析。     

轴载与温度作用下水泥路面板的变形与应力分析

水泥路面板沿厚度存在温度梯度时,水泥路面板将出现翘曲变形（板角翘曲或板中翘曲）,由于自重和约束的作用板内将存在温度翘曲应力,目前我国水泥路面设计中主要考虑温度应力和荷载应力的叠加造成的水泥路面板底－板顶产生的横向开裂,计算中并未考虑轴载和温度共同作用下水泥路面的应力和变形。文中通过有限元方法,建立模型,对单自由板在轴载和温度共同作用下的变形和应力进行了计算,计算中考虑了正向和负向温度梯度和轴载作用板不同位置时的工况,计算结果表明不同工况下水泥路面板最大应力将发生变化,将造成板不同的开裂方式。     

飞机移动荷载下层状路基应力路径特性研究

为研究飞机移动荷载作用下跑道地基受力特性及土体单元经历的应力路径,采用积分变换和传递矩阵法推导了层状地基各应力分量的半解析解,将道路面层-基层-地基视作多层跑道结构体系,将飞机荷载考虑为作用于跑道上的多个移动轮载的叠加,分析了不同移动轮组荷载组合形式下地基内部土单元的偏应力大小、主应力方向的变化规律,揭示了偏应力路径的基本特性;进一步探讨了跑道不同功能区土单元应力路径的差异性,发现不同功能区域土单元应力路径曲线有显著差异,呈现为全心形-上半心形及下半心形的形态,并开展动态空心扭剪试验观察了三种应力路径下土体累计变形的差异性,从而揭示了跑道差异沉降产生的内在机理。     

基层模量对重载交通沥青路面受力特性的影响分析

基层模量的取值将直接影响到路面结构的受力特性,它是是路面设计的重要力学参数之一。本文系统分析基层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力的影响,并阐述了其影响规律。结果表明．基层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性具有显著的影响,提高基层模量值将显著减小路表弯沉值底基层层底拉应力,而基层本身的层底拉应力值将增大,需要在路面设计中充分重视。     

Structural dimension optimization and mechanical response analysis of fabricated honeycomb plastic pavement slab

Because of favorable mechanical properties, deformation resistance and being conducive to environmental protection, honeycomb fabricated plastic pavement slabs are highly recommended these years. At present, most studies focus on the performance of plastic materials, however, the dimension optimization of fabricated plastic pavement slab is rarely mentioned. In this paper, an optimized geometry of the honeycomb pavement slab was determined through finite element analysis. Mechanical response of honeycomb slabs with different internal dimensions and external dimensions were explored. Several dimension factors were taken into consideration including the side length, rib thickness, the thickness of both top and bottom slabs of honeycomb structure and the length, the width and the thickness of the fabricated plastic slab. The results showed that honeycomb pavement slab with 6 cm bottom slab, 12 cm top slab,18 cm side length and 6 cm rib thickness is recommended, additionally, an external dimension of 4 m × 4 m × 0.45 m is suggested. Then, the mechanical responses of this optimized fabricated plastic slab were further investigated. Significance of different influencing factors, including wheel load, elastic modulus of plastic material, base layer thickness, soil foundation modulus and base layer modulus were ranked.     

考虑拉压模量不同的沥青路面力学计算方法与分析

现行沥青路面设计理论为传统的线弹性理论,设计时采用抗压回弹模量作为材料刚度参数,并未充分考虑道路材料拉压模量具有显著差异的特点。为此,文章将双模量理论(即拉压模量不同弹性理论)引入到路面力学分析中,基于迭代思想建立考虑材料拉压模量不同的沥青路面结构数值计算方法,且利用ABAQUS二次开发平台UMAT编制计算子程序,对典型沥青路面结构进行力学分析。结果表明:路面关键点位的力学响应,基于双模量理论与传统线弹性理论的计算结果之间的偏差高达30%～50%,应引起高度重视;沥青路面表面存在着较大的拉应力和拉应变,应为沥青路面破坏源之一,建议将沥青面层的设计点位从层底移至路表轮隙区;应用双模量理论对路面结构进行力学分析可有效地解决道路材料弹性模量的不唯一性问题。     

不均匀沉降对水泥混凝土路面荷载应力的影响

以水泥混凝土路面为研究对象,采用三维有限元方法分析了地基不均匀沉降条件下水泥混凝土板的应力变化.得出了板底弯拉应力、混凝土板的最大主拉应力与路基不均匀沉降之间的关系,探讨了水泥混凝土板在地基不均匀沉降地段的受力机理,为水泥路面设计提供参考.     

土工格栅加筋对沥青路面影响的数值分析

应用复合材料力学原理和层状弹性体系理论对土工格栅沥青路面进行了力学分析。通过对计算结果中的应力、应变和位移分析,揭示了土工格栅的增强机理和防裂作用,同时还计算出加筋可以减薄路面厚度,而且 C-AC 层模量越大对加筋效果的影响越明显,但是同时也增大了基层底部的弯拉应力,可为路面设计提供参考。     

路基刚度对冲击压实旧混凝土路面力学行为的影响分析

以冲击压实技术处理旧水泥混凝土路面的力学作用过程为对象,采用三维有限元方法,研究冲击压实施工中不同路基刚度条件下的旧路面结构及路基之受力、变形特征。分析路基刚度改变对旧面板破裂及路基受压效果的影响;探讨冲压荷载在板下路基中的传递规律及作用深度与路基刚度的关系等问题。数值分析表明:在冲压荷载作用下,板下路基在一定深度范围内承受三个方向的压应力,其数值与传力深度均随路基刚度增大而增大;路基刚度越小,板下路基的垂直压缩量越大,所受压应力越均匀,面板越易出现破裂;随着施工逐步进行,面板块度变小、路基刚度增大及土基所受压应力增大,这种在旧面板约束下的冲压作用正有益于不良路基实现先轻压后重压的逐步压实过程。所得结论与实际观察现象吻合。基于分析结果,提出的施工建议,将对冲击压实技术处理旧水泥混凝土路面具有一定的参考价值。     

基于横观各向同性倒装式沥青路面结构分析

基于所建的横观各向同性层状弹性体系解,分析了碎石材料横观各向同性特性对倒装式沥青路面结构的影响,分析结果表明,随着碎石材料水平模量的减小,路表弯沉和沥青层底拉应变是增加的,而半刚性基层底部拉应力和路基顶部压应变却是减小的。沥青面层的厚薄较为严重地影响路表面弯沉、沥青层底拉应变和路基表面压应变,碎石材料的横观各向同性特性对于稍厚一点的沥青面层的路面结构影响不是很大。     

沥青混合料动态压-拉双模量及其在路面响应分析中的应用

沥青混合料层模量是沥青路面响应分析的必备参数,其数值的准确性关乎路面设计结果的可靠性。受骨料嵌挤作用的影响,沥青混合料在承受压应力与拉应力时模量表现不同。文章旨在从双模量的角度分析沥青混合料的动态压-拉模量特征,并将压-拉双模量用于路面响应预测,探讨双模量体系下的路面响应特点。首先,基于双模量框架下的有限元模型,建立间接拉伸试验中沥青混合料压 拉双模量、泊松比的计算方法;其次,以一种密级配混合料(AC-13)为例,分析沥青混合料在不同温度与加载频率下动态压-拉双模量、压-拉泊松比与单模量、单泊松之间的差异性;最后,将所确定的压 拉模量及泊松比用于路面沥青层力学响应预测,并与现有的单模量体系下的预测结果进行对比,分析单、双模量两类体系下路面力学响应的特点及其联系。研究表明,AC-13混合料压模量主曲线在全频域内均明显高于拉模量主曲线;单模量体系计算的模量主曲线更接近于压模量主曲线,且所计算的泊松比在中高温时失效;混合料压 拉模量比值分布在1.6～4.0,随温度升高而升高。与双模量体系下路面响应计算结果相比,现有单模量体系模型低估了柔性路面沥青层应变响应及柔性/半刚性路面沥青层的最大剪应力响应,而弯沉响应计算结果具有较好的一致性。研究成果可为考虑材料压、拉模量差异性的路面设计提供参考。     

旧水泥路面碎石化加铺半柔性路面结构力学特性分析

本文采用ABAQUS有限元分析法建立了半柔性路面计算模型,模拟计算了水泥混凝土路面加铺半柔性路面应力,分析了不同因素对单层和双层加铺结构力学特性的影响。结果表明,对于旧板破碎化后加铺半柔性路面结构的应力,主要影响因素有半柔性层的模量和厚度以及碎石化旧板的模量,对于双层结构还包括了沥青混凝土层的厚度,增大沥青混凝土层厚度可以降低加铺层层底应力,其他因素则影响相对较小。此外,旧水泥路面碎石化加铺单层半柔性路面结构层厚度宜达到10cm以上,同时采用打裂压稳技术并保留旧板有足够的承载力,以降低半柔性层层底拉应力。