PFWD模量控制的路基承载力动力学指标评价方法

针对当前动力学测定路基承载力难以形成统一标准、弯沉控制指标误差较大,无法精准测定的现状,提出基于便携式落锤弯沉仪(portable falling weight deflectometer,PFWD)模量控制的路基承载力动态力学指标评价方法。以冲击荷载作用下弹性半空间体力学模型,对PFWD动静力学测定指标的差异化进行理论分析,有限元数值模拟构建弹性路基土的动应力空间分布,依托工程实际揭示PFWD的检测特性,并提出精准测定方法。结果表明：PFWD的影响范围,深度方向2.5倍的承载板直径,水平方向以承载板圆心2倍直径的圆周;冲击荷载作用下路基土的动应力衰减规律为σz随深度方向衰减,σr呈45°衰减且速度更快;动静力学测试产生误差的根本原因为刚性承载板与路基土的不完全接触及非线弹性特质;PFWD的检测特性为高估路基刚度,但刚度越大动静差异越小;提出动力学指标预测模型,该模型的相关系数高,避免了线性模型对原点的修正,满足高精度检测的同时提高了检测效率。从而建立基于模量控制的快速检测方法与思路,为高速公路路基承载力的动力学精准测定及科学评价提供参考。     

基于静载试验的土石混填路基压实度 检测新方法

 针对现有路基压实度检测方法的局限性与不足，首先，利用土石混填路基在受载前后岩土颗粒体积不变的特性，建立出土石混填路基孔隙率的变化模型，导出土石混填路基变形模量的变化关系；其次，将土石混填路基视为半无限弹性空间，并考虑路基在荷载作用下变形模量发生变化的特征，引进分级加载的思想，导出基于布辛奈斯克解的土石混填路基在竖向荷载作用下的变形或沉降计算方法；然后，将土石混填路基初始孔隙率与荷载–位移曲线建立关系，从而提出基于静载试验的土石混填路基压实度检测新方法；最后，将现场试验数据与基于理论公式进行拟合分析，其结果与传统方法较为接近，新方法具有可行性与合理性。     

交通荷载作用下高液限粘土路基稳定性分析

依托某高速公路高液限土路基,利用数值模拟技术对其进行动力稳定性分析。结果表明:交通荷载作用下,高液限土路基顶部位置稳定性最差,且路基路面中部位置沉降量最大,相应的成为容易产生道路病害的位置;高液限土路基靠近边坡的位置为稳定性较差的位置,易造成边坡滑塌等现象;改良后的高液限土路基沉降量和横向位移明显得到控制。     

双主梁钢板组合梁截面剪力滞效应研究

文章研究双主梁钢板组合梁的剪力滞后效应,选定翘曲位移函数为二次抛物线,应用能量变分法推导出基本微分方程,得到简支组合梁梁截面不同荷载工况下应力解公式。最后通过算例的有限元法和文章推导公式所得结果对比分析,验证了推导公式的精度和适用性。另外,算例还表明双主梁钢板组合梁桥面板有明显的剪力滞后效应,考虑剪力滞后效应很有必要。     

重载铁路过渡段路基动力响应特性试验研究#br#

掌握列车移动荷载作用下路基的动力响应特性可为路基沉降预测,状态评估提供依据。开展重载铁路过渡段路基动力响应测试,研究动位移峰值沿线路纵向及边坡方向的变化规律,分析路肩处动位移峰值的随机分布规律。研究列车动荷载作用下路基的动力响应特征,并揭示振动能量沿路基边坡的衰减规律。结果表明：列车动荷载对路基的作用具有明显的周期性,可将相邻车厢的两个前后转向架作为一个加载单元,在该加载单元的重复作用下路肩处的动位移峰值服从正态分布。重载列车动荷载作用下路基的振动频率主要分布在0~20Hz范围内,振动能量从路肩向坡脚方向衰减剧烈,基床层受列车动荷载影响显著,而基床以下路基受列车动荷载影响非常微小。分析结果有助于评估列车荷载作用下路基的瞬时及长期动力稳定性,同时为采用模型试验及数值分析手段研究路基动力响应特性时准确模拟重复列车动荷载提供了思路。     

路基永久变形对水泥混凝土路面的影响分析

采用由室内反复加载三轴试验建立的路基土永久变形预估模型,计算了典型土组路基永久变形的量值。分析表明,随着路基回弹模量的提高,其永久变形也逐渐减小;路基永久变形在空间上呈垂球面形,在模拟计算中,可采用抛物线或正弦曲线进行拟合。将路基永久变形作为初始条件赋予相应节点,建立考虑不均匀支撑条件的路面结构分析模型,并对不同荷位下路面结构的荷载响应和疲劳寿命进行分析。结果表明,路基变形对柔性基层路面荷载应力和疲劳寿命的影响均十分显著,因此柔性基层不适宜用于重交通和特重交通路面中;对于半刚性基层路面,当路基回弹模量达到40 MPa时,路基永久变形对路面荷载应力和疲劳寿命的影响均较弱,因此建议在路面结构设计中可予以忽略。     

生石灰改良滇中高液限土试验研究

针对滇中高液限土,对不同生石灰掺量的改良土进行了击实试验、CBR试验、回弹模量试验、收缩试验以及干湿循环试验.试验结果表明,加入生石灰可以显著增大高液限土的CBR值及回弹模量,并明显减小试样的膨胀系数及收缩系数,显著改善高液限土的性能,并且生石灰最优掺量为3％左右.高液限土在干湿循环作用下的性能迅速劣化,而加入生石灰改...     

瞬态冲击荷载作用下刚性道面动态响应分析

以ABAQUS作为分析平台,通过对荷载模型、材料模型、接缝传荷模型等进行合理简化,建立了考虑传荷的双板实体有限元动态响应分析模型,适用于镐头机拆除工况下作用初始阶段刚性道面结构动态响应的模拟。冲击荷载作用下刚性道面变形的动态响应分析表明,竖向位移响应存在显著的叠加效应,在50个冲击荷载作用周期内竖向位移呈周期性历时变化规律;冲击荷载作用下应力的动态响应分析表明,各冲击荷载作用周期内的应力没有叠加效应,最大主拉应力历时分布与荷载加载频率基本一致;动态响应与静态响应对比分析表明,无论是刚性道面的变形响应还是应力响应,动态分析结果均小于静态分析结果。     

基于摇摆与剪切抗侧协同工作机制的斗栱节点侧向荷载-位移模型

斗栱节点是传统木结构重要抗侧构件之一,在竖向和水平荷载作用下具有摇摆与剪切抗侧协同的工作机制。根据斗栱节点摇摆与剪切变形,基于斗栱节点的几何物理参数及木材力学性能参数,以及已有传统木结构抗侧构件荷载-位移骨架曲线表征方法,给出了斗栱节点在竖向荷载和水平荷载共同作用下抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度的计算方法,从而建立了斗栱节点侧向荷载-位移关系的解析模型。基于单、双斗栱节点在不同竖向荷载作用下的水平低周反复加载试验结果,验证了模型预测结果的准确性。研究表明,斗栱节点侧向荷载-位移模型可以较好地反映在模型弹性段和上升段斗栱节点的工作状态,但对峰值荷载的估计偏于保守。     

后处理二元复合地基工后沉降预测与控制技术

采用无砂混凝土小桩技术后处理部分路基和已有深层搅拌水泥土桩复合地基,形成后处理二元复合地基的路基处理技术,适用于台后及高填路基的工后沉降控制。通过分析此类二元复合地基受力特点,提出了可采用复合模量分层总和法进行变形计算的方法,其中提出的等效荷载角点法能方便采用现行国家规范矩形荷载作用下的角点法或矩形荷载作用下的中心点法计算路基中线下复合地基的沉降变形;提出了采用传统沉降经验系数分层总和方法和数值模拟方法分别计算天然地基沉降,反演出数值模拟计算复合地基变形所需的土层模量放大系数,再采用数值模拟方法计算工后沉降的理论方法,该方法得到了具体工程的验证;提出了采用后处理技术控制路基工后沉降变形的技术思路。     

基于FDM与FBG技术的路基小变形监测研究

本研究从铁路路基健康监测出发,基于FDM(Fused Deposition Modeling)与FBG(Fiber Bragg Grating)技术开发了路基小变形监测系统。利用FDM技术和FBG传感技术设计带封装和锚固板的FBG传感器监测模型,标定试验可得荷载与土体位移的关系,结果表明:位移与荷载呈良好的线性关系,相关系数达到0. 99,标试验测得最大位移为0. 25 mm,最小位移为0. 05 mm,传感器灵敏度达到4 nm/mm,最小分辨率达到0. 62μm。通过两种试验工况检验传感器可行性,包括监测路基在静、动载作用下的位移变化,静荷载作用下监测数据表明:波长及位移随时间呈阶梯性增长,试验成功采集路基的最小位移达到0. 004 mm。动荷载监测试验结果表明传感器可以快速反映车辆模型荷载产生的竖向压力。     

含泥量对填砂路基动态模量的影响

为掌握含泥量对填砂路基动态模量的影响规律,先通过现场便携式落锤式弯沉仪(PFWD)试验与压实度试验,分析了含泥量与填砂路基动弹性弹模量的关系;再结合现场检测数据,建立了动态模量随压实度、稠度和含泥量变化的回归模型;最后,结合现场检测与室内PFWD试验结果,提出了填砂路基含泥量的控制标准。研究表明:现场检测路段填砂路基含泥量绝大部分在3.0%~5.5%之间,现场动态模量随含泥量增大而减少,二者具有良好的幂函数回归关系;现场的动态模量与压实度、稠度和含泥量也具有良好的回归关系;当含泥量为0~10%时,随着含泥量的增加,路基动态模量呈先增大后减小的趋势。当含泥量较小(含泥量小于3%)和较大(含泥量大于8%)时,其动态模量要明显小于其他含泥量下的动态模量。当含泥量在3%~8%范围时,动态模量变化幅度较小,故建议含泥量的控制标准为3%~8%。     

不同频率循环荷载下公路路基粗粒填料长期动力特性试验研究

 交通荷载作用频率随着车辆运行速度等因素变化而变化,目前对不同频率荷载下路基长期性能还缺乏一致性认识。为揭示不同频率荷载下路基粗粒土填料长期动力特性,利用GDS大型三轴试验系统对路基填料进行饱和排水循环荷载试验,分析不同应力路径下荷载频率对路基粗粒填料长期动力特性影响规律。试验结果表明,荷载频率增加使路基填料在密实阶段产生更大累积体缩应变而更密实,进而路基动力回弹模量随荷载频率增加显著增加。路基填料轴向累积变形在不同频率循环荷载下也呈现不同发展规律,路基填料密实阶段轴向累积变形在高循环应力比(ζ = 3,5)下随荷载频率增加显著增大,但在低循环应力比(ζ = 1)下,荷载频率对轴向累积变形影响较小;当填料进入变形稳定阶段,荷载频率对轴向累积变形基本无影响。该研究揭示了路基填料层在不同频率荷载下长期动力特性,发现降低路基中循环应力比,可大大减小荷载频率对路基长期动力特性影响,本研究可为准确预测和控制道路工后沉降提供参考。     

冲击荷载作用下装配式钢筋混凝土梁单自由度分析

总结国内外冲击荷载作用下结构和构件的力学性能理论研究方法,将质量连续分布的PC简支梁简化为单自由度模型进行分析,完成结构动力方程的建立,并将求解结果与同种工况下的PC梁和RC梁试验结果进行对比分析。分析结果表明,简化为单自由度的模型位移计算结果较试验值偏大,低能量冲击荷载作用下,计算结果略大于试验值,当冲击能量增大时,冲击跨中位移峰值偏差较多。     

冲击荷载下废玻璃粉混凝土力学特性研究及分形评价

为了研究冲击荷载下废玻璃粉混凝土力学性能,采用落锤试验机装置,测定废玻璃粉掺量分别为0、5%、10%、30%的混凝土梁在冲击荷载中的力学强度和变形性能。根据盒维数算法思想及数字图像存储原理,设计了基于Matlab计算功能的冲击荷载下混凝土试件损伤裂缝分形维数的简易算法。结果表明:相同废玻璃粉掺量下,随落锤下落高度增加,加载时间均在0.40 ms左右,加载速率、荷载峰值、混凝土梁竖向位移、对混凝土梁所做的功及裂缝分形维数值均逐渐增加,具有显著的应变率相关性;相同高度随着废玻璃粉掺量增加,荷载峰值略有增加,而加载时长略有减少。     

高速铁路轨道-路基列车移动荷载模拟的全比尺加速加载试验

介绍了一种全比尺的高速铁路加速试验装置,以重现轮轴移动荷载下轨道路基的动力响应和长期性能。根据列车移动过程中扣件承受荷载的模拟要求,提出高速铁路路基加速试验的设计准则。在此基础上自行建造完成时序式动力加载系统,由8个动态液压激振器、1套控制系统和1套反力框架构成,在室内实现最高速度360km/h列车移动荷载的有效模拟。同时在室内建设完成1∶1比尺的I型板式轨道-路基模型,通过控制填料级配、目标密度和目标含水量来保证路基的压实系数、地基系数和变形模量等指标满足规范的设计要求。前期试验表明,随着列车荷载的逐层传递,其叠加效应愈加显著。轨道结构荷载峰值对应列车轮轴,路基动土压力峰值对应列车转向架。路基横断面方向,基床顶面的动土压力呈马鞍形分布,两侧应力最大,轨道中心应力最小;地基顶面的动应力分布较为均匀。路基土体应力-变形呈现出明显的滞回特征,从长期加载过程看,土体残余变形逐渐累积,表现出明显的塑性特征;但对于每一次加卸载过程,土体的应力-应变可近似为非线性弹性行为。     

基于ANSYS的简易路基横断面力学分析

采用ANSYS有限元软件,建立了道路结构模型,通过弹性假设及荷载添加,研究了面层模量对路面应力和位移的影响,根据其试验结果,指出随着面层模量的增大,位移逐渐减小,路面应力先减小后增大,为路基路面的合理设计提供了必要的理论依据。     

两级循环加载下路基土附加变形特性的试验研究

为研究既有路基运营变形稳定后,在新增加交通荷重情况下路基的附加变形发展趋势,基于动三轴仪,设计了两级动荷载的循环加载试验方案,在第一级动力加载变形稳定后,通过施加不同的循环荷载幅值、频率分析后续动力加载条件下路基土的附加变形。结果表明,路基土的附加变形随第二级循环荷载幅值增加显著增大,随第二级循环荷载频率的增大而减小;第一级循环荷载幅值越大或频率越低,第二级循环荷载作用下路基土的附加变形越小。路基土经历第一级循环荷载作用变形稳定后,再次受更大幅值水平的第二级循环荷载作用,由此产生的新的附加变形较第一级循环荷载引起的塑性变形小许多。试验结果为路基永久变形计算和评估提供了数据基础。     

粉质粘土路基冲击压实动力响应数值模拟研究

依托实际工程,应用有限差分软件FLAC 3D分层建立高速公路粉质粘土路段路基模型;通过在路基模型顶面施加1次动力荷载和施加不同次数动力荷载,对路基模型的动力响应进行数值模拟分析,研究了冲击作用下动应力、竖向位移沿深度和径向距离的变化规律。结果表明:冲击轮冲击路基表面破坏土体结构,从而使路基土体密实,冲击碾压加固路基效果显著;土体中加固区近似为椭球体,其剖面为椭圆形;土体中动应力、竖向位移沿径向的衰减速度大于竖向的衰减速度,径向的影响宽度小于竖向影响深度;当冲击压路机保持正常的工作速度12 km·h^-1,路基填筑高度为1 m时,冲击碾压次数宜在20次左右。     

高速铁路路基动力响应有限元分析

根据高速铁路列车对路基结构运行的特点,结合路基结构形式,基于弹塑性本构关系,利用有限元软件MIDAS/GTS,选取模型参数,建立轨道-路基体系的三维有限元计算模型,对轨道和路基动力特性进行研究,分析路基在高速铁路列车振动荷载作用下的变形特性,以及路基动位移和动速度随路基深度变化的动力响应特性,并找出其规律性,对高速铁路路基设计具有重要的指导意义.