车路相互作用下沥青路面材料弯曲破坏研究

为分析车辆荷载作用下沥青路面面层底部材料产生的弯拉破坏,构建了路面与二自由度1/4车辆的离散元相互作用模型,以计算在路面不平顺激励下的车路相互作用力和路面沥青材料的宏细观动态响应.另外,选取面层沥青材料进行弯曲破坏试验,得到了沥青材料在加载过程中裂缝产生和开裂时的应变场分布.在此基础上,应用PFC2D软件构建沥青材料离散元模型来模拟其加载破坏过程,以探究车路相互作用下沥青面层的弯曲细观破坏机理.研究发现:弹性阶段后,沥青材料内部开始出现微裂纹,随着车辆荷载增加,材料最薄弱区域的微裂纹汇集成宏观裂纹直至破坏;在一定数值范围内,沥青材料空隙率对其抗开裂性能影响较大.试验结果证实了数值模拟的准确性.     

沥青路面多裂纹温度应力的数值模拟

本文考虑了沥青混合料的粘弹性,基于断裂力学理论,通过有限元数值模拟研究了含多裂纹沥青路面在温度荷载作用下的响应,考察了裂纹间距变化对应力强度因子以及温度应力的影响,结果表明:随着温度降低,基底裂缝的I型应力强度因子逐渐增大;随着裂纹间距的增大,基底裂纹先增大后减小并趋于稳定,表面裂纹尖端的最大压应力亦呈现先增大后减小的趋势,同时对加铺土工布这一阻裂措施利用数值模拟进行了验证。     

基于路基差异变形的沥青路面结构响应分析

通过有限元数值模拟，对沥青路面在路基差异变形下的结构响应进行了深入分析，为相关工程设计方法的建立提供了重要的理论依据和技术支持，理论分析表明，较小的路基不协调变形足以使沥青混凝土路面在路面结构中产生较大的附加应力，应力级位明显上升。     

温度场对钢筋沥青混凝土自愈合性能的影响

沥青混凝土在重载荷、低温条件下,路面的稳定性会发生较大的变化。通过温度场数值模拟,利用钢条良好的导热性,对沥青混凝土进行加热修复。基于热传导原理和有限元方法,建立了非瞬态温度场分布模型,采用有限元软件ANSYS进行分析求解。实验得出沥青混凝土路面结构温度场的分布图,从而为其自愈合奠定基础。随着温度的升高,自愈合速率增加。     

沥青混凝土路面面层与基层间破坏数值分析

市政公路是国民经济建设的基础设施,然而,此种路面结构在路面面层较薄的情况下,很容易发生剪切滑移现象。基于固体力学与弹性力学理论,采用有限元方法,对沥青混凝土面层的力学行为进行数值模拟。结果表明:在受到车辆荷载与温度荷载时,均可能造成沥青混凝土路面面层—基层层间破损,且这种破损也会改变面层、层间的应力分布,使其加速破坏,因此,沥青混凝土路面面层—基层层间剥离的早期检测与维修至关重要。     

高模量增模改性剂在沥青混凝土路面中的应用

根据高分子相容性理论,研发出了一种可用于沥青混凝土路面的高模量增模改性剂。在此基础上,通过有限元分析,对高模量沥青混凝土路面的力学响应进行了数值模拟研究,并在国道208线山西代县境内重载交通沥青混凝土路面进行试验,现场钻芯取样后通过分析研究,表明路面产生的病害部位与数值模拟结果具有较好的吻合性。     

车辆制动条件下开裂沥青路面的力学响应

为研究车辆制动对开裂沥青路面的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立开裂沥青混凝土路面的三维粘弹性有限元模型,分析车辆制动时路面裂纹两端及中间应力强度因子、路面顶层竖向位移的变化规律。研究结果表明,在车辆制动条件下,路面裂纹两端及中间位置处应力强度因子的峰值均增大,裂纹可能出现扩展现象,而对路表弯沉的影响较小,此结论可为沥青路面结构设计提供一定的理论参考。     

移动荷载作用下半柔性路面结构基层反射裂缝拓展研究

半柔性材料是一种在大孔隙基体沥青混合料灌入水泥砂浆而形成的新型复合材料,由于其优异的抗车辙特性而普遍应用于道路面层。为了研究不同半柔性路面结构在移动荷载作用下对基层反射裂缝拓展趋势的变化规律,基于断裂力学以及拓展有限元的模拟方法,考虑了面层材料的粘弹性,分别研究了不同面层厚度组合形式下对基层反射裂纹应力强度因子和J积分的影响,探讨了其开裂拓展特性。     

温缩等间距表面裂纹扩展的数值模拟及其机制研究

 低温表面裂缝广泛存在于各种脆性材料和各个领域中,成为工程隐患或直接影响到结构的使用性能,为更深入地理解这一现象的机制,考虑到材料细观层次上的非均质性,采用数值模拟对双层模型在上层整体均匀降温和上层表面低温随时间向下传递收缩2种条件下模型的温度应力分布、裂纹扩展过程及其机制进行研究。首先以预制裂纹且上层整体均匀降温为例,研究两相邻裂纹间的应力状态,发现两裂纹的中间位置应力最大,且随着裂纹间距的减小,水平应力 由拉应力不断减小并逐渐变为压应力,其裂纹饱和对应的裂纹间距(S)与层厚(h)比值的临界值 约为3.0。其次,利用未预制裂纹的双层模型,分别对上层整体均匀降温至－40 ℃和上层表面降温到－35 ℃并向下温度传导(温度冲击)2种降温条件进行研究。结果表明,2种条件下裂纹的形成模式存在相同之处：首条裂纹插入到模型上层中间,新生裂纹相继插入到两已有裂纹或者已有裂纹与端部中间附近,直至裂纹饱和;而不同之处在于,整体降温形成的裂纹不但会由表及里扩展,也会在上层中间萌生;而温度冲击形成的裂纹只会由表及里扩展,并且裂纹总数更多。研究结果再现了降温收缩条件下微裂纹萌生、扩展和饱和3个阶段以及温度冲击条件下模型中热传导的过程,通过2种温度加载条件的对比,提出采用温度传导效果更好的材料加快温度传递,有助于减少路面结构产生的表面裂纹。     

沥青砂应力吸收层在路面改造中的参数影响分析

针对浙江慈溪市新城大道和国道线路面改建工程,通过有限元数值方法,分析沥青砂弹性模量、厚度对沥青面层与应力吸收层最大主拉应力的影响,以此来确定沥青砂使用的最佳参数值。     

基于人工神经网络的大体积混凝土温度场预测

大体积混凝土的水化热不容易及时散发,内部温升将会很高,从而产生很大的温度应力,导致出现温度裂缝。预测分析温度场为研究温度裂缝以及进行温控设计、制定合理的防裂措施提供了依据。针对大体积混凝土温度场的非稳态特性,提出了一种基于BP人工神经网络Levenberg—Marquardt算法的温度场预测模型。预测结果表明,该模型收敛速度快,预测精度较高。     

框架箱涵的非结构性裂缝控制技术研究

为了确保工程质量与安全,控制箱涵混凝土裂缝的产生,对框架箱涵裂缝控制措施进行了现场工程对比试验,分析了采取裂缝控制措施前后的框架箱涵温度场、应力场;通过数值模拟计算和分析了采用不同模板浇筑、铺设降温水管、预应力钢筋等裂缝控制措施对工程箱涵混凝土温度场和应力场的影响。结果表明:采用钢模板可以快速降低框架桥混凝土的整体温度、减小混凝土表面主拉应力;在箱涵混凝土中布置冷却水管,可有效降低混凝土的最高温度、温差,减小箱涵整体温度应力;同时在浇筑之前施加预应力筋可以有效的降低箱涵表面主拉应力的最大值。采用以上控制措施的B箱涵在拆模后未产生裂缝,其最高温度、最大温差、最大拉应力均显著优于未做裂缝控制的C箱涵。     

双向超长混凝土结构无缝设计温度场的建立及技术措施研究

通过对沈阳地区气温的长期实地观测,建立了超长混凝土结构的整体温度场,解决了超长混凝土结构无缝设计的技术难点,为后续工程积累了宝贵经验;结合沈阳恒隆中街广场项目,基于该温度场对结构进行了温度效应模型分析,提出了防止温度应力作用引起的结构变形和裂缝等各项保障技术措施。结果表明:所建立的温度场和提出的技术措施是有效的,该建筑在使用中未出现因超长引起的裂缝。     

大跨度混凝土箱梁桥温度测试与分析

温度场对箱梁的温度应力和挠度有很大影响,温度应力是混凝土箱梁产生裂缝的主要原因之一。通过对某在建大跨度混凝土连续箱梁桥内部温度场的现场测试,拟合了温度场沿箱梁高度方向的分布函数。运用有限元软件ANSYS分别计算了该桥按铁路桥规、公路桥规和实测温度场施加温度荷载作用下的挠度和应力,通过结果对比,对该桥的温度效应进行了总体...     

低温热力耦合下岩体椭圆孔(裂)隙中冻胀力与冻胀开裂特征研究

寒区岩体工程含水孔(裂)隙中低温水冰相变会产生冻胀力与温度应力,岩体冻融损伤与断裂是由温度应力和孔(裂)隙中的冻胀力共同作用的结果。考虑温度应力对椭圆孔(裂)隙形变的影响,推导了椭圆孔(裂)隙中的冻胀力解析方程;基于最大拉应力准则,得到了低温热力耦合下椭圆孔(裂)隙周围最大拉应力与冻胀开裂角,建立了椭圆孔可简化为椭圆裂隙进行冻胀计算的临界条件;最后采用改进的等效热膨胀系数方法对隧道单裂隙围岩冻胀力与裂隙尖端应力场进行了数值分析。研究结果表明:(1)椭圆孔中的最大冻胀力与岩石的热膨胀性、裂隙倾角和裂隙长短轴比χ等因素有关;(2)长短轴比χ≥10的扁平椭圆孔可简化为裂隙进行计算分析,此时冻胀基本发生在裂隙尖端且尖端拉应力集中明显;(3)改进的等效热膨胀系数方法可以很好的模拟裂隙中的冻胀力与裂尖应力场。     

桥梁缆索用HDPE寿命研究现状

分析了HDPE材料的脆性与延性开裂各自的特点,阐述了应力开裂的微观和宏观机理和应力开裂寿命的实验方法,高温环境实验获得的寿命数据需要外推至常温,为此分析了三种外推方法的优缺点,对大气老化对材料劣化的影响机制和相关数值模型也作了介绍。     

大体积混凝土施工期的水化热温度场及温度应力研究

针对使用低水化热复合硅酸盐水泥的某船闸底板混凝土，利用ANSYS程序对其温度场及温度应力进行了有限元数值模拟分析，并与中水化热普通硅酸盐水泥进行了比较，为大体积混凝土不出现有害温度裂缝的温控防裂措施提供了依据。     

高层建筑地下室外墙施工期温度裂缝产生机理及控制措施

结合工程实例对高层建筑地下室外墙采用有限元的方法，针对施工过程中温度作用下裂缝的产生机理进行数值模拟，进行热力学分析和结构分析，探讨在水化热作用下的温度场及应力场，找出可能出现裂缝的部位及影响因素，对其裂缝产生机理进行了深入探讨，并提出控制措施。     

煤矿巷道内水闸墙温湿度应力场模拟与分析

环境温湿度的变化及其产生的影响在大体积混凝土结构中是不容忽视的。分析温度场、温度应力场、湿度应力场尤其是结构的整体应力场是工程中非常关注的问题。为此,以某大体积混凝土水闸墙现场监测为基础,仅考虑环境温湿度的影响,用ANSYS依次对该结构的温度场、温度应力场及湿度应力场进行数值模拟,然后将模拟得到的温度应力场与湿度应力场叠加,得到整体应力场。将模拟的总应力与现场检测结果对比,并对模拟结果进行分析和总结,得出一些有价值的结论。通过对应力场的数值模拟,可对大体积混凝土浇筑后裂缝的开展有一定的预见性,对制订温控措施有一定的指导意义。     

薄壁箱型桥墩水化热温度应力场有限元分析

介绍了计算大体积混凝土水化热温度应力场的基本原理,用有限元分析软件ANSYS对某高墩大跨连续刚构桥箱型薄壁桥墩的水化热温度应力场进行了仿真分析,为控制施工中的水化热温度裂缝提供了理论依据。