弹性地基上有限尺寸复合路面板受力分析

目的 为求解混凝土路面上覆沥青层复合结构路面板角弯沉和最大应力.方法 采用弹性地基上的多层薄板理论,忽略了沥青面层在接缝处水平连续性对路面承载力的影响.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 .应用该方法 对均布圆形荷载作用下双层地基上的沥青一混凝土复合路面进行了分析.结果 采用地基反力和位移函数方程求解有沥青上面层混凝土路面板角最大应力和弯沉,其混凝土板角最大弯沉值及最大拉应力与ANSYS有限元分析结果 基本一致.能够获得较为满意的结果 .结论 自重对板角应力基本没有影响,对弯沉及位移函数曲线形状影响很小.可忽略不计.     

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

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.

     

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.     

Boeing747作用下刚性机场跑道临界响应研究

确定代表性机型的临界荷位与最大力学响应是进行刚性机场跑道设计的基础。采用高精度单元建立刚性机场跑道三维有限元模型,充分考虑接缝传荷作用和面板与基层接触,对Boeing747典型加载工况进行数值模拟,并结合计算结果进行对比分析。研究表明:Boeing7472个主起落架同时加载产生的水平拉应力大于单个起落架加载时的,故跑道设计时应考虑相邻起落架的影响;当2个起落架在同一块板加载时,起落架之间的混凝土板会产生横向反弯,但反弯处横向拉应力较小,故Boeing747加载时不会产生由顶部向下部扩展的纵向裂缝;由于弯沉盆叠加,2个起落架在同一块板加载产生的竖向位移峰值大于单个起落架板角加载时的;基层中各个方向应力在板角加载时最大,因此,有必要对板角处的基层采取一定强化措施。     

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。     

动荷载作用下板底脱空对水泥板弯沉的影响

为了分析动荷载作用下板底脱空对水泥板弯沉的影响,建立了ANSYS三维有限元分析模型,利用移动荷载模拟车辆动荷载,隐单元模拟不同形式和程度的脱空,对比了脱空前后水泥板弯沉和应力的变化.结果表明:即使在传荷能力优良时,接缝处弯沉也会随着脱空面积的增大而增大,导致水泥板所受应力变大,最大等效应力值达0.87 MPa,是未脱空板块的235%,恶化了水泥板的受力状态,加速疲劳破坏;由于传荷能力较好,两侧弯沉同时增大,弯沉差不明显,通过弯沉差很难检验出脱空病害的存在,双侧脱空更具隐蔽性.需要准确的检测方法探测板底脱空的位置,对脱空位置及时进行注浆养护,避免单侧板底脱空发展为双侧脱空,改善脱空板的受力状况延长水泥路面使用寿命.     

声振法判定水泥混凝土路面脱空的试验研究

针对水泥混凝土路面板底脱空,利用加速度传感器采集处于不同状态(板角脱空、板角非脱空)和不同厚度的混凝土板数据,通过频谱分析得出:厚度为20 cm、18cm的脱空混凝土板,试验点布置在板角区域时,最大振幅对应的频率为200～400 Hz,试验点布置在非脱空区域时,最大振幅对应的频率在500～700Hz;厚度为20 cm、...     

沥青加铺混凝土路面的实用计算方法

为研究沥青加铺水泥混凝土路面(PCC AC)在板中、板角和板边作用荷载的最大应力及弯沉情况,对27个水泥混凝土路面模型进行了ANSYS有限元分析,并据板中最大应力和弯沉回归出板角和板边的计算公式.将沥青加铺混凝土复合板按抗弯刚度等效原理换算为单层板,然后把单层板的表面应力在复合板中进行二次分配,可求得混凝土板的最大弯沉和最大拉应力,算例证明回归公式与有限元结果吻合良好.     

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.     

进化算法结合神经网络反演刚性路面模量

为解决传统路面结构参数反演分析方法易陷于局部最优解的问题,根据弹性地基上的小桡度薄板理论,建立了刚性路面有限元计算模型,模型中假定接缝只传递剪力,用压缩柔度矩阵方法考虑接缝的约束条件,用有限元模型构造训练集对BP神经网络进行训练,依靠BP网络的记忆和联想功能建立结构层模量与路面弯沉盆之间的映射关系,利用进化算法(GA)在搜索空间内找出使弯沉盆误差最小的一组模量组合,实例计算结果表明进化算法结合神经网络方法反演刚性路面模量的最大误差只有2．8％。     

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.     

梁板融合预制装配式双拼槽钢混组合楼板试验

为充分发挥装配式工业化程度高和钢-混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变(钢筋、钢梁、混凝土板)随荷载发展规律;基于极限平衡法,提出了考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的承载力计算公式。结果表明：组合楼板的变形呈双向板特征,试件破坏时均出现板顶角部裂缝和弧形裂缝,混凝土板底中心区域为网状裂缝和向角部延伸的斜裂缝,双拼主梁发生塑性弯曲;在楼板的中心挠度达到l₀/40时,试件荷载分别为327.63 kN、436.92 kN和406.12 kN,组合楼板承载力较高;钢筋的应变发展在垂直钢梁方向较大,沿着塑性铰线屈服;考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的计算公式与试验结果吻合良好,准确地预测了楼板荷载-挠度全过程曲线。     

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。