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.     

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。     

水泥混凝土板硬化温度翘曲正向计算方法研究

硬化翘曲的存在使得水泥混凝土路面（机场道面）的开裂模式向多样化发展,对路面长期服役行为产生深远影响。不同于现有的反算法和直接确定法,提出了计算水泥混凝土板硬化温度翘曲的正向计算方法。编写了基于ABAQUS的水泥混凝土路面温度场计算子程序和能够考虑拉压徐变差异的本构子程序,模型能够预测混凝土路面自浇筑后的温度场和应力场变化历史。研究表明,硬化温度翘曲以残余应力和残余变形的方式存在于混凝土板内,其分布和位置有关,且二者在混凝土浇筑30d后趋于稳定值。通过提出采用复位法将残余变形转化为残余应力,进一步以等效线性温度梯度表征,便于水泥混凝土路面设计采用。最后通过足尺试验路数据评估了正向计算方法的可行性,指出当存在相邻板的约束时,硬化温度翘曲主要以残余变形的状态存在,峰值出现在接缝附近。     

水泥混凝土路面板固化温差对翘曲和应力的影响

实测硬化中水泥混凝土路面板内的温度分布,确定混凝土的终凝时间,提出固化温差及有效温差的计算方法,并计算两种施工环境条件下路面板的固化温差和有效温差,进行固化温差对板的翘曲和应力影响分析计算。研究结果表明:春季和秋季施工在水泥混凝土路面板中产生负的固化温差,将会导致路面板在1d中的大部分时间处于板中脱空的状态,在板中临界荷位处板底产生拉应力,而采用小尺寸板,相比较大尺寸板更能降低路面板翘曲及耦合应力,降低疲劳破坏。     

橡胶粉水泥混凝土路面板与温度应力分析研究

通过对不同长度的普通水泥混凝土路面板与橡胶粉水泥混凝土路面板板中中点和板边缘中点受到的温度胀缩应力、温度翘曲应力计算和分析,得到橡胶粉水泥混凝土路面板按6m长度分缝与目前我国普通水泥混凝土路面板按4.5m长度分缝受到的温度胀缩应力、温度翘曲应力大致相等,有效的证明了橡胶粉水泥混凝土路面可以减少接缝的设置,提高混凝土路面的使用品质和耐久性等性能。经过经济性分析,在相同条件下铺筑橡胶粉水泥混凝土路面的造价略低于普通水泥混凝土路面,这为橡胶粉水泥混凝土在道路路面上的推广应用奠定了基础。     

重载下水泥混凝土路面结构分析

文章基于有限元法,针对重载车辆建立了典型水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型,分析了不同轴载、不同轴型作用下的水泥混凝土板应力分布状况。表明板底最大水平应力随轴重的增大而几乎成线性增大,重载将显著增大水泥混凝土板底应力;单轴轴载在板纵向边缘产生的应力大于双轴和三轴的应力。     

水泥混凝土路面极限荷载与应力分析

采用弹性地基上五块有限尺寸板组成的多板系统有限元模型,对单轴和多连轴车辆荷载作用下水泥混凝土路面的极限荷载和应力进行了分析。多连轴车辆荷载作用下板底横向拉应力较大,这会造成水泥混凝土路面出现纵向断裂,而不是设计时所假设的出现横向断裂。因此,横向拉应力大是目前水泥混凝土路面出现大量纵向开裂的原因之一。在目前公路交通运输车辆呈现多轴化,并且超载严重的情况下,水泥混凝土路面设计应当充分考虑不同轴型车辆所占比例和最大拉应力方向的变化,使路面设计更符合实际状况。     

大型军用飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面的结构响应

以伊尔-76为例,考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点,基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用,并采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷,借助ABAQUS软件建立了足尺9块水泥混凝土道面板的三维有限元分析模型。应用该模型,计算了多轮荷载不同组合作用下水泥混凝土道面的应力和变形,揭示了道面结构的力学响应,即在多轮荷载作用下,道面结构的最大应力位于轮载作用位置的板底部;与8轮荷载组合相比,16轮荷载组合作用下道面结构的应力和变形较小;而且,道面板弹性模量、基层回弹模量和地基反应模量对板底弯拉应力影响显著。     

行车荷载作用下水泥混凝土路面板角隅脱空数值仿真分析

为了研究行车荷载作用下,水泥混凝土路面板角隅不同脱空状态对路面板面层的影响,通过有限元软件ADINA,考虑真实轮胎荷载作用,针对轮胎在不同轴载作用下、不同脱空面积以及非脱空状态下建立的9块水泥混凝土路面板有限元分析模型,分析在不同工况作用下的脱空状态(角隅脱空)对路面结构作用力的影响。结果表明:通过对不同脱空状态仿真数据的分析,得出在角隅不脱空和角隅脱空的情况下,当路面基层脱空时,角隅不脱空处面层的弯沉和弯拉应力明显大于角隅脱空面层的弯沉和弯拉应力,脱空区域上的面层最大弯沉和最大弯拉应力是非脱空时的1.13倍和1.36倍,可以看出脱空区对于路面结构非常不利;对于不同脱空面积下的角隅脱空,随着脱空面积的增大,脱空区域内路面板面层的动力响应显著增大;对于相同脱空面积下且不同轴载的角隅脱空状态下,随着轴载的逐渐增大,脱空区域内路面板面层的弯沉和弯拉应力应逐渐增大。因此采取交通管制、及时注浆或者灌浆和降低轴载等补救措施可以有效的减缓含水脱空区域水泥混凝土路面板结构的破坏。     

一种新型装配式预应力高强混凝土路面技术

基于装配构件、预应力、高强混凝土三者优势相结合的设计理念,提出了一种新型装配式预应力高强混凝土路面技术,分析了这种装配式预应力高强混凝土路面在不同工况作用下的力学变形及受力行为.研究表明:预应力给路面板提供了充足的压应力储备,在轮载作用下可以不出现拉应力;路面板之间的企口接缝在实现竖向剪力载荷传递上是有效的,轮载受压区...     

港区道路堆场水泥混凝土铺面结构设计方法

本文根据港区道路堆场水泥混凝土铺面的荷载特点和使用要求,采用win-bler地基上Reissner厚板模型计算铺面结构的荷载应力,并同时考虑了铺面结构层内的温度应力影响,板间接缝传荷效应,荷载的动态效应,混凝土抗弯拉强度的后期增长效应,以及结构参数不定性的影响,建立了以疲劳损坏和一次性极限破坏为损坏标准的港区水泥混凝土铺面结构的设计方法.     

混凝土连续刚构桥温度作用有限元分析

本文通过建立混凝土连续刚构桥有限元模型,结合工程实例,分析了不同温度梯度模式下温度对成桥阶段受力的影响。研究结果表明:成桥后梯度升温在主梁下缘引起较大的拉升,它与混凝土张拉预应力筋引起的二次应力相组合,将产生较大的拉应力,降低主梁截面的抗裂性能,增大预应力的应力损失计算结果显示,按照我国公路桥梁规范(JTJ023-85)建立的温度梯度模型所引起的连续刚构桥的应力及位移值与实测值相比均偏小,这就预示着按照JTJ023-85设计施工的混凝土连续刚构桥,由于设计时对日照温差的影响考虑不足可能造成运营时出现实际应力过大而引起混凝土箱梁开裂或跨中下挠过大的问题。研究结果为预应力混凝土连续刚构桥的设计及优化提供了一定的参考依据。     

不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍～2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%～16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。     

预应力雁形板屋盖纵向开裂和挠度分析

采用有限元法对雁形板屋盖结构的空间受力特性进行了分析计算，并着重考虑了温度变化对板截面应力的影响。计算结果表明，温度上升在肋梁附近的翼板下部将产生超过混凝土抗拉强度的拉应力，导致雁形板沿纵向开裂，形成贯通板全长的纵向裂缝。同时，建立了裂缝形成后的计算模型进行板的挠度分析计算，计算结果和实际变形相一致。     

温度循环作用下水泥混凝土路面温度应力分析

利用ANSYS有限元软件,对水泥混凝土路面建立三维有限元模型,对温度循环作用下水泥混凝土路面的温度应力进行计算,分析了不同因素对水泥混凝土路面在温度循环作用下温度应力的影响规律,为路面结构分析奠定了基础。     

CRTSI型板式轨道CA砂浆破损与维修探讨

采用板式轨道梁体模型,针对路基上的CRTSI型板式轨道进行了静力分析,得到了在温度梯度与列车荷载共同作用下砂浆的受力特点,分析了cA砂浆的破损原因,采用板底脱空模拟砂浆的破损,运用生死单元技术处理不同板下脱空状态,计算分析了砂浆不同破损状态下轨道板结构受力,依据结构强度条件确定砂浆的维修标准为：板底脱空长度小于20cm、宽度小于12cm。     

相变混凝土箱梁温度-应力场耦合分析

为控制混凝土箱梁日照温度梯度所产生的主拉应力,采用稻壳灰封装石蜡作为相变材料制备具有“结构+功能”一体化功效的相变混凝土,通过试验探究了稻壳灰 石蜡相变混凝土的热稳定性及其热工、力学参数,并以实际工程为背景讨论了相变混凝土铺设厚度和位置对单箱多室箱梁的梯度温度效应影响。结果表明:稻壳灰 石蜡相变混凝土具有良好的相变稳定性,多次相变循环后石蜡不会出现大量渗漏现象,但相变混凝土强度会有所下降;将铺装层下一定厚度普通混凝土替换为相变混凝土后,箱梁顶板内温度有明显降低,且梯度温度拉应力有10%的下降;铺装层厚度相等条件下,箱梁顶板最大温度应力随着相变混凝土厚度的增加先减小后增加,边腹板和中腹板内温度应力则随着相变材料厚度的增加呈现单调递减的趋势;随着沥青铺装层厚度的增加,相变混凝土层对温度应力的改善效果逐渐下降;腹板和承托对应的顶板区域是影响箱梁梯度温度应力场的敏感部位,而悬臂板和内箱上部所对应的顶板区域内相变混凝土则基本不影响箱梁最大温度应力;箱梁内室数量虽然不能改变边腹板内温度竖向分布规律,但箱梁最大温度应力会随箱梁内室的增多而增大,在箱梁顶板活载强度能满足要求的前提下应尽量减少中腹板的数量,以减小温度自应力。     

利用混凝土损伤塑性模型评价CRCP+AC复合式路面的损伤演变

在连续配筋混凝土复合式路面(CRCP+AC)的研究中,CRCP面板的裂缝形态和分布模式是影响今后路面使用性能和生命周期的重要因素。研究采用ABAQUS有限元程序中的混凝土损伤塑性模型(CDP)表征CRCP面板的力学特性,结合三维瞬态热传导分析的温度场数据,分析了变温条件下的结构损伤情况;并进一步分析复合式路面在温度变化和交通荷载耦合作用下,CRCP面板损伤的演化规律以及裂缝张开闭合的行为特征。研究认为沥青面层的作用不仅仅局限在功能性方面,它可以明显改善CRCP面板的受力状况;复合式路面设计中应根据CRCP面板的温缩性能和损伤性能综合考虑沥青面层的合理厚度。     

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。