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.     

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。     

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。     

水泥混凝土路面增设传力杆的养护技术探讨

水泥混凝土路面传力杆的加装可以改善荷载在相邻板间的传递,降低断裂板内的应力、路面弯沉及相邻板的弯沉差。从而防止路面板错台、脱空、碎裂等进一步损坏的出现,使得路面的使用性能、整体性能得以恢复。进而延长路面的使用寿命,推迟路面大修的时间。本文主要结合施工经验,对水泥混凝土路面增设传力杆的技术做了分析和阐述。     

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。     

水泥混凝土路面裂缝产生原因及处治措施

水泥混凝土路面受破坏因素有很多，如在施工中不谨慎随时都可能出现面板的各种裂缝。当混凝土面板的抗拉、抗折强度低于混凝土的收缩和翘曲强度时，就会产生裂缝，而随着时间、气温变化、雨水渗入及行车作用，最终会导致全部路面的破坏，目前尚无理想的修补方法。故在施工过程中要严格管理，精心组织，最大限度地降低裂缝的产生。     

刚性路面板模型试验研究

针对工程中水泥混凝土路面板足尺试验难度较大的问题 ,提出采用相似理论进行刚性路面板的荷载和应力的试验研究方法 ,探讨混凝土路面板研究中相关基础理论问题。通过对 9块不同相似比的刚性路面板的试验研究 ,得到了几何尺寸相似的弹性地基板在静载作用下 ,力学性能相似的初步结论。     

浅谈水泥混凝土路面的抗裂措施

详细分析了水泥混凝土路面的抗裂措施,包括减少水泥混凝土路面的缺陷、提高水泥混凝土路面的韧度、降低路面板早期收缩应力、减小路面板使用荷载应力等,提出了目前工程中应用的抗裂措施的主要功能以解决水泥混凝土路面的破坏问题。     

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。     

梯度温差对防水板混凝土开裂机理的影响

基于混凝土浇筑时防水板内外温度差异导致的温度应力对早期裂缝开展的影响,研究了防水板混凝土在施工期的温度应力性能,结合实际工程,总结了当防水板内外温度差异变化时混凝土裂缝损伤的情况。为了深入研究防水板混凝土开裂机理,用ANSYS进行数值模拟,根据防水板主拉应力计算分析公式得到梯度温差下的应力和变形云图。基于ANSYS云图分析结果,研究了混凝土结构的变形趋势、温度应力演变及裂缝分布情况。结果表明:在该联合基础过渡区域混凝土抵抗应力能力较弱,在云图中该处裂缝最早产生,裂缝蔓延速度更快; 防水板的第一应力值随着温差增大而增大,当浇筑温度越高时,混凝土结构所产生的温度应力越大; 在进行防水板施工阶段混凝土浇筑时,大温差导致防水板的大变形, 25 ℃左右为混凝土防水板结构开裂的临界温差。     

约束条件对早龄期混凝土屋面板温度应力影响研究

早龄期混凝屋面板所处环境复杂,开裂现象比较普遍。为了定量的测得约束条件对早龄期混凝土屋面板温度应力的影响,采用ABAQUS软件,对3种典型约束下的龄期为3 d的混凝土屋面板进行降温模拟,并对3种约束条件下的屋面板温度应力进行了对比分析。结果表明,降温过程中不同约束条件下的屋面板应力水平差距很大且应力发展状态各不相同。屋面板养护过程中,应根据实际情况对其高应力区域进行重点监控,预防裂缝出现。     

减少大体积混凝土底部约束的措施研究

当大体积混凝土置于地基之上时,由于大体积混凝土的温度高于地基土的温度,所以,两者之间必将产生温差T,此时,在混凝土的内部产生温差拉应力,当温差拉应力大于混凝土的抗拉强度时,混凝土将出现裂缝.根据混凝土的温度应力原理,提出了减少大体积混凝土底部约束和降低温差应力的施工措施.     

双向面内约束混凝土板火灾试验及数值分析

为研究混凝土板在双向面内约束作用下的火灾行为,对4块混凝土矩形板进行恒载-升温条件下的火灾试验,获得试验板沿板厚的温度场分布、钢筋温度、板平面内外变形、板角约束力和破坏模式等规律。在此基础上,编程对试验板的温度场、变形行为和薄膜机理进行数值分析。结果表明：对于双向面内约束板,其裂缝模式与简支板和单向约束板不同;面内约束作用致使混凝土板后期变形及变形速率增大;不同面内约束下混凝土板具有不同的薄膜机理;相比单向面内约束,双向约束作用更不利于混凝土板受拉薄膜效应发展。     

预应力混凝土简支板抗火性能试验与分析

完成了9块无粘结和1块有粘结预应力混凝土单向简支板的抗火试验。各试验板内的热电偶在火灾下的实测结果表明,温度由迎火面至背火面逐渐递减,由迎火面至背火面的温度变化梯度随离迎火面距离的增大而减小。布置于无粘结预应力筋锚固端的力传感器和试验板上的位移传感器的测试结果表明,受火初期试验板挠曲变形增长较快,无粘结预应力筋应力呈增长趋势;受火一段时间之后试验板变形增长速度有所减缓,无粘结预应力筋应力呈减小趋势,且这种趋势一直延续到停火后一段时间;停火一段时间之后,试验板有变形恢复趋势,无粘结预应力筋应力水平又有所恢复。在受火过程中试验板背火面经历了水分溢出、水蒸气形成和发展、溢出水干涸及水蒸气消失的过程。在试验炉两侧壁的观察孔观测到有6块试验板发生了爆裂,爆裂发生在预应力度较高、荷载作用水平较低的试验板的邻近支座区域。基于试验结果,试算确定了对流换热系数、辐射换热相当发射率系数、混凝土导热系数和比热的取值,应用ANSYS     

预应力叠合板抗火性能试验研究

为了解预应力叠合板在火灾中及火灾后的受力性能,制作了12块不同叠合层厚度的预应力叠合板,通过受火试验及受火后的静载试验,研究叠合板在高温和荷载耦合作用下的受力性能以及不同受火时间下受火后的受力机制和剩余承载力。结果表明：预应力叠合板在高温和荷载耦合作用下,叠合面将会产生水平裂缝,燃烧时间越长,这种现象越明显,甚至出现预制层与叠合层脱离;钢筋桁架对预应力叠合板的抗火性能具有重要作用,保证了叠合层与预制层脱离后板仍具有一定的整体工作性能;预应力叠合板在高温和荷载耦合作用下,将会产生顺筋裂缝,发生黏结破坏;受火后预应力叠合板再施加荷载,预制层与叠合层将会完全分离脱开,板的受力机制发生变化,由受弯构件转化为桁架结构;对于受火时间不超过60min、保护层厚度为20mm的预应力叠合板,其剩余承载力仍能达到未受火叠合板的80%以上;对于保护层厚度为20mm、预制层厚度为40mm、叠合层厚度不小于70mm的叠合板,其耐火极限可达2h以上。     

混凝土温度裂缝研究与控制

论述了混凝土工程中混凝土裂缝产生的原因,并通过对混凝土内部温度应力场的研究,得出产生温度裂缝的两大要素：温差和约束应力,还分析了温度裂缝形成的内在原因,详细阐述了控制温度裂缝的措施,以解决混凝土温度裂缝问题,从而提高混凝土质量。     

Experimental investigation on thermal and mechanical behaviour of composite floors exposed to standard fire

This paper presents experimental investigations on the thermal and mechanical behavior of composite floors subjected to ISO standard fire. Four 5.2 m×3.7 m composite slabs are tested with different combinations of the presence of one unprotected secondary beam, direction of ribs, and location of the reinforcement. The experimental results show that the highest temperature in the reinforcements occurs during the cooling phase (30–50 °C increment after 10-min cooling). The temperature at the unexposed side of the slabs is below 100 °C up to 100-min heating, compared to the predicted fire resistance close to 90 mins from EC4. For the slabs without secondary beams, the cracks first occur around the boundaries of the slab, while for the slabs supported by one unprotected secondary beam, concrete cracks first occur on the top of the slab above the beam due to the negative bending moment, and later on develop around boundaries. Debonding is observed between the steel deck and concrete slab. The secondary beam significantly impacts the deformation shape of tested slabs. Although a large deflection, 1/20 of the span length, is reached in the tests, the composite slabs can still provide sufficient load-bearing capacity due to membrane action. The occurrence of tensile membrane action is confirmed by the measured tensile stress in the reinforcement and compressive stress in the concrete. A comparison between measured and predicted fire resistance of the slabs indicates that EC4 calculations might be used for the composite slabs beyond the specified geometry limit, and the prediction is conservative.