温度-荷载作用下新旧混凝土道面接缝力学性能

为研究新旧混凝土道面接缝处温度-荷载对机场道面板间力学性能的影响,基于Winkler地基模型,采用有限元方法建立了道面结构温度场计算模型.同时对华东地区某机场道面进行了重型落锤式弯沉测试,通过对比分析新旧道面板上不同位置处的弯沉、脱空判定值及传荷系数的变化规律,验证了计算模型的可靠性,进一步分析板底拉应力作用机理.结果表明：现场测试弯沉值考虑温度的影响,以保证对新旧道面板的板底脱空判定值和接缝传荷能力评价结果的可靠性;新旧道面间接缝的传荷系数与温度呈较好的二次曲线关系;随温度升高,在荷载作用下板底集中应力无法有效地释放,新道面的板底拉应力明显增大;提高道面板弹性模量可增强接缝处新旧道面板间应力扩散传递,但也会增大板底拉应力,易导致道面板沿板底向板顶开裂破坏.     

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。     

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.     

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。     

重载交通水泥路面传力杆设计的力学分析和建议

建立了Winkler地基上的双层结构模型,分析了传力杆几何尺寸、空间位置、与混凝土结合状况及布设方式对接缝传荷能力、传力杆内力和面层底部最大应力的影响。结果表明,增加传力杆直径和长度不能有效提高传荷能力;弯沉传荷系数随传力杆竖直偏角的增大线性减小,随传力杆支撑模量的增大呈指数增大,随松动量的增大呈二次曲线下降;传力杆数量相同时,布设在轮迹带上与沿横缝均匀布设的传荷能力相近,达到一定数量后传荷能力不再因布设位置、层数明显变化。     

板角脱空条件下悬臂板模型的有限差分分析

分析比较了板角脱空条件下传统计算方法和有限差分法的优劣和计算结果之间的差异.传统的计算方法假设脱空面板为一等截面的悬臂板,在计算脱空部位有多个轮载作用的情况下,未考虑荷载偏心对板中应力的影响;利用有限差分法则能克服这个缺陷,并能方便地计算出整个板体不同部位的应力和位移分布.计算结果表明,假定脱空路面板为悬臂板时,无论是由传统方法还是有限差分法,在任何交通等级作用下,路面板均会产生破坏;由有限差分法计算得出的荷载疲劳应力和弯沉均大于利用传统公式的计算结果,在路基路面的设计中应增大安全系数.     

光机电

HBL600型车载式落锤弯沉仪研制成功中国航天科技集团公司一院102所利用其人才、技术和设备优势,在"HBL520型全自动拖车式落锤式弯沉仪"技术的基础上,又成功研制出新型HBL600型车载式落锤弯沉仪。HBL600型车载式落锤弯沉仪,主要用于路面弯沉测量,可有效地评价路面强度及承载力,进行水泥板托空、板缝传荷能力的测量与分     

单双圆荷载作用下沥青路面受力特性对比研究

为研究沥青路面在单圆和双圆荷载作用下的受力及变形的异同,验证用单元均布荷载等效双圆均布荷载的有效性.首先分析了双圆均布荷载下沥青路面弯沉及受力性能变化情况,然后分别进行了弹性层状理论下单圆和双圆作用下沥青路面受力性能对比研究及单圆和双圆动力加载作用下沥青路面力学性能对比数值模拟研究.结果表明:在动、静加载模式下,沥青路面在单、双圆均布荷载作用下的弯沉及应力除在路表处存在一定的差异外,随路面结构深度的增加,弯沉及应力变化趋势和大小均趋于一致,表明用单圆均布荷载等效双圆均布荷载进行设计及相关检测是可行有效的.     

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.     

一种评定接缝传荷能力的新方法

应力比与挠度比都能表征水泥混凝土的接缝传荷能力,但在实际工程中受到相应的约束,很难建立对应关系,而检测弯沉盆进行模量反算,以板边与板中的模量之比来评定接缝传荷能力,相比之下更行之有效.     

Temperature-induced deformation of CRTS II slab track and its effect on track dynamical properties

Two finite-element models of the CRTS II slab track are presented to simulate temperature-induced deformations of the concrete track slab with no deterioration or with a deteriorated cement asphalt mortar(CAM).One model,which considers the fully bonding interface between the slab and the CAM layer,could applied to a track that is in good condition;the other model uses cohesive zone elements to simulate the deteriorated CAM with some possible interfacial separation and slip.Utilizing both of the models,temperature-induced warp deformations of track under various temperature loads are investigated.The influence of temperature deformation on the dynamic properties of the track is analyzed based on the train-track coupled dynamics.Numerical results show that the deteriorated CAM layer can significantly increase temperature deformations of a CRTS II track slab,which would produce tiny rail irregularities.There are clear differences between the deformation shapes of the track slabs that have an inseparable mortar layer and those have a separable mortar layer.The track slab with a deteriorated mortar layer showed more open curl distortion than the track slab in good condition.The dynamical response index of the slab track is intensified to a certain level due to the temperature deformation;with an increase of the train speed,the track dynamical responses increased linearly.However,rail irregularities due to the temperature deformations are very tiny.Even if a track is exposed to extreme temperature loads and the mortar layer is deteriorated,temperature deformation can have a negligible effect on the track’s dynamical properties.     

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。     

某面板堆石坝应力及变形的有限元分析

基于邓肯-张E-B模型,建立了某面板堆石坝的有限元计算模型,获得了施工期、正常蓄水期和水位骤降期的坝体、面板应力及变形的分布和变化规律.结果表明:该混凝土面板堆石坝的坝体应力及变形性状正常,变形值在可接受范围内;坝体发生剪切破坏的可能性较小;趾板下覆的坝基较小范围内,存在应力集中和小主应力方向受拉的现象;库水位的大幅度变化对面板的挠度影响明显;坝基中断层只是对坝基的应力分布形态有影响,对坝体的应力变形影响微弱.     

钢框架结构楼板有效宽度及对节点性能影响

为研究混凝土楼板对钢框架结构受力性能的影响,建立钢框架结构梁柱节点空间有限元模型.通过分析楼板对梁翼缘拉应力大小的影响,研究混凝土楼板对梁柱节点焊缝拉应力大小的影响及荷载大小对楼板有效宽度的影响.研究结果表明,相同弯矩荷载作用下,混凝土楼板无论是对梁上翼缘,还是对梁下翼缘节点焊缝开裂,都有一定的保护作用.当楼板受压时,随着弯矩的不断增大,楼板的有效宽度先是快速减小,然后缓慢减小.当楼板受拉时,随着弯矩的不断增大,楼板的有效宽度先是减小,然后增大.     

钢筋混凝土板非线性有限元分析

对钢筋混凝土板的截面采用分层组合模型能较好反映板受力后的开裂、应力、应变与裂缝开展等情况,并考虑混凝土在双向受力作用下的非线性性能.采用三角形薄板单元,对钢筋混凝土分层组合模型建立单元刚度矩阵.编制了非线性有限元分析程序,对所试验的复杂支承条件的钢筋混凝土板做了分析,分析结果与试验数据基本相符.有限元计算分析结果对实际应用具有参考价值.     

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.     

江坪河水电站混凝土面板堆石坝三维有限元分析与面板裂缝控制

裂缝是制约面板堆石坝推广的重要控制因素之一.针对可能导致面板出现裂缝的各种因素,结合江坪河面板堆石坝实际工程,建立包含面板、堆石体和岩基的三维数值分析模型,采用邓肯-张E-B模型模拟堆石体的应力应变关系,对竣工期与运行期的面板、周边缝的应力与变形展开研究,并对邓肯-张E-B模型中的关键控制材料参数进行了敏感性分析.结果表明:参数n、m对堆石体和面板的变形及应力影响较小,而Rf和k产生的影响较大.因此,堆石体选料应该级配合理,碾压应充分,保证坝体填筑均匀上升,加速竣工期沉降,减少蓄水后的变形量,避免蓄水后的堆石体和面板产生过大的沉降以及出现裂缝.     

Numerical study on explosion-induced fractures of reinforced concrete structure by beam-particle model

In the field of disaster prevention mitigation and protection engineering, it is important to identify the mechanical behaviors of reinforced concrete (RC) under explosive load by simulation. A three dimensional beam-particle model (BPM), which is suitable to simulate the fracture process of RC under explosive load, has been developed in the frame of discrete element method (DEM). In this model, only the elastic deformations of beams between concrete particles were considered. The matrix displacement method (MDM) was employed to describe the relationship between the deformation and forces of the beam. A fracture criterion expressed by stress was suggested to identify the state of the beam. A BPM for steel bar, which can simulate the deformation of steel bar under high loading rate, was also developed based on the Cowper-Symonds theory. A program has been coded using C++ language. Experiments of RC slab under explosive load were carried out using the program. Good agreement was achieved between the experimental and simulated results. It is indicated that the proposed theoretical model can well simulate the fracture characteristics of RC slab under explosive load such as blasting pit formation, cracks extension, spallation formation, etc.     

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.