树脂改性半刚性面层疲劳寿命预估

对树脂改性半刚性面层复合材料疲劳寿命的影响因素进行分析。分别分析了劲度、压实度、空隙率及水泥砂浆与沥青混合料的粘结性对疲劳寿命的影响。对半刚性面层疲劳寿命进行预估,分别考虑了荷载间歇时间、裂缝扩展过程、行车荷载横向分布系数、不利季节天数等凶素的影响,对疲劳方程进行了修正,得出了半刚性面层疲劳寿命预估方程,以能将室内疲劳方程的结果更好地应用于实际路面。     

半刚性基层沥青路面耐久性对设计影响分析

利用JTG D50—2006《公路沥青路面设计规范》中路面各结构层层底拉应力验算公式和BISAR3.0设计分析软件,对半刚性基层沥青路面疲劳寿命及影响因素进行了分析。分析结果表明,延长路面使用寿命的关键是增加半刚性基层和底基层的疲劳寿命,减小在行车荷载作用下的半刚性基层和底基层层底的拉应力。这可通过增加路面各结构层厚度和土基模量等措施获得,而其中增加底基层厚度和土基模量是既经济又有效的措施。     

沥青路面永久变形预估研究

为了精确预估沥青路面的永久变形,以十天高速公路陕西汉中段为试验路段,通过实地观测统计获得了全年路面温度区间分布频率和全年不同温度区间的轴载等级分布频率,采用有限元建模并计算路面结构的偏应力,计算表明,偏应力随深度的增加呈先增大后减小趋势,且路面的中面层偏应力最大.通过不同温度及偏应力的三轴重复荷载试验,建立了SMA-13,AC-20,ATB-30沥青路面重复荷载永久变形黏弹性力学模型,其拟合相关系数大于0.980 0.综合考虑路面温度、路面厚度、荷载作用次数、荷载大小、路面结构中各点偏应力及沥青混合料蠕变柔量等因素,提出了沥青路面永久变形预估方法,试验表明,该预估方法可模拟沥青路面结构实际受力状态,准确预估其容许永久变形寿命.经计算,十天高速公路陕西汉中段的容许永久变形寿命为13a.     

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。     

振动法水泥稳定砾石的力学疲劳特性与强度标准

为确保振动法水泥稳定砾石(VTM-CSG)基层在交通荷载反复作用下不出现疲劳破坏,研究了VTM-CSG的疲劳特性与不同龄期的力学强度(无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量);基于路面荷载响应、VTM-CSG的力学与疲劳特性,结合Miner疲劳累积损伤理论,提出了抗疲劳开裂的VTM-CSG强度标准.结果表明:VTM-CSG力学强度随水泥剂量的增加呈线性增加、随养生龄期的延长呈非线性增长,采用骨架密实级配可提高VTM-CSG的力学强度;所建立的VTMCSG强度增长方程可较为精确地表征其强度增长特性;当试验条件受限时,可利用所建立的力学指标间的关系模型来预估其他力学强度.通过回归分析建立的VTM-CSG疲劳方程表明,在高应力水平下骨架密实级配VTM-CSG的疲劳性能优于悬浮密实级配VTM-CSG;提出了控制疲劳开裂的VTM-CSG的7d无侧限抗压强度标准与7d劈裂强度标准,该标准与路面结构、VTM-CSG的材料属性以及使用寿命相关联,实现了结构与材料一体化控制VTM-CSG基层开裂的目的.     

水泥混凝土路面在路基路面协调变形中的设计方法

文章通过结合实际工作经验,基于路基路面协调变形理论,首先利用有限元模型和正交试验法,确定了面层厚度与路基模量这两个路面设计参数对路基应力有着显著的影响,并以此探讨了路基工作区深度的合理确定。然后再通过分析这两个路面设计参数与水泥混凝土路面疲劳寿命之间的关系,得出了面层厚度与路基模量的建议取值范围。     

面层厚度与模量对重载交通沥青路面路表弯沉的影响

面层厚度与模量是路面设计的重要力学参数．它的取值将直接影响到路面结构的设计结果。本文采用SHELL设计方法的BISAR．设计软件,系统分析面层厚度与模量变化对重栽交通沥青路面路表弯沉的影响,并阐述了其影响规律。结果表明,面层的厚度与模量对重栽交通沥青路面的路表弯沉特性具有明显的影响,我们可以通过增加面层各结构层的模量及其厚度来降低路表弯沉,进而提高路面的疲劳寿命。     

透水性沥青混凝土路面力学响应分析

针对典型透水性沥青路面结构,该文采用ABAQUS有限元方法,分别改变路面结构面层厚度、底基层厚度以及土基模量,分析路面力学响应,并对所研究的透水性沥青路面结构进行工程试验段应用。结果表明:透水性路面竖向位移随路面含水量的增加而减小;随着面层厚度的增加,路表弯沉和土基顶面压应变随之减小;增加透水性沥青路面底基层厚度可以有效改善路面力学状况;路表弯沉和土基顶面压应变受土基模量影响较大。因此,推荐透水性沥青混凝土路面的面层厚度应大于12cm,底基层厚度取20～40cm,在有条件的地方优先采用土基模量高的砂性土。     

半刚性基层沥青路面疲劳寿命预估

为分析半刚性基层沥青路面疲劳寿命的影响因素,拟定典型路面结构,选取沥青层底拉应变、半刚性基层层底拉应力和土基顶面压应变三个力学指标,利用有限元软件进行沥青路面疲劳寿命预估,得出荷载大小与疲劳寿命的关系以及相同荷载条件下与不同力学指标疲劳寿命之间的大小关系,对如何减少疲劳损坏及沥青路面结构设计提供参考依据。     

交通荷载作用下软基加筋道路加筋效果分析

为了研究交通荷载作用下考虑软土软化效应的软基加筋道路加筋效果的影响因素,首先以室内动三轴试验为基础,通过回归分析得到了软土在循环荷载作用下动模量衰减的经验公式;然后编制了用户子程序将该公式导入有限元分析软件ABAQUS中,采用有限元分析了荷载形式、荷载频率、筋材模量、加筋位置、加筋层数、软土层厚度等对加筋效果的影响。结果表明,随着荷载频率的增大,加筋效果呈减小趋势。加筋效果会随着筋材模量的增大和加筋层数的增多而增大。当筋材铺设在面层和基层之间时,加筋效果最好。在软土层厚度较小时,加筋效果随软土层深度增大有明显提高;但在软土层厚度较大时,加筋效果随软土深度增加提高较少。     

基层模量对重载交通沥青路面受力特性的影响分析

基层模量的取值将直接影响到路面结构的受力特性,它是是路面设计的重要力学参数之一。本文系统分析基层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力的影响,并阐述了其影响规律。结果表明．基层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性具有显著的影响,提高基层模量值将显著减小路表弯沉值底基层层底拉应力,而基层本身的层底拉应力值将增大,需要在路面设计中充分重视。     

具有碎石基层的半刚性沥青路面合理结构研究

本文在充分考虑碎石基层非线性特性的基础上，采用弹性多层体系迭代方法全面分析了具有碎石上基层的半刚性沥青路面路表弯沉、面层底面及半刚性基层底面弯拉应力，建立了路面结构层厚度与路面抗疲劳寿命的关系，并在此基础上提出了适应于重交通道路的碎石基层半刚性沥青路面合理结构。     

不同纤维增强复合材料加固钢梁疲劳性能试验研究

对外贴高弹模碳纤维增强复合材料(高弹模CFRP)板、高强度CFRP板、钢丝-玄武岩纤维复合板(SBFCP)和焊接钢板等加固人工受损钢梁疲劳性能进行试验研究,分析不同材料加固对钢梁疲劳性能的影响,讨论钢梁疲劳加固效果的影响因素。试验结果表明:等拉伸刚度加固条件下,纤维增强复合材料加固钢梁的疲劳寿命总体上是未加固钢梁的3.33～5.26倍,而焊接钢板加固钢梁的疲劳寿命是未加固钢梁的1.74倍;与传统焊接钢板加固相比,纤维增强复合材料可以推迟钢梁裂纹的萌生,降低裂纹的扩展速率和钢梁的残余挠度,增加构件的疲劳寿命,改善构件的破坏模式,其中高弹模CFRP板加固效果最理想,而SBFCP加固性价比最高;加固材料和界面对疲劳性能有明显的影响。     

沥青路面疲劳寿命影响因素浅析

针对沥青路面普遍存在早期破坏、使用寿命短的缺陷问题，从荷载条件、材料性质、环境条件等方面分析了影响沥青路面疲劳寿命的因素，指出在具体工程中，应针对工程特点，采取有针对性的措施，以提高沥青混合料的抗疲劳性能，从而延长其使用寿命。     

玄武岩纤维再生混凝土冻融后的弯曲疲劳特性

基于中国北方地区气候特点及混凝土路面的受力特征,研究冻融损伤对玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)弯曲疲劳特性的影响。首先对BFRC采用快冻法进行冻融循环试验,研究BFRC的冻融损伤形貌、质量、相对动弹性模量和相对抗折强度的变化; 然后针对经历不同冻融循环次数后BFRC的弯曲疲劳特性进行了试验研究,分析了冻融循环次数与应力水平对BFRC疲劳寿命的影响规律; 最后基于两参数Weibull分布理论对BFRC的疲劳寿命进行分析,预测了不同失效概率下的疲劳寿命并建立了失效概率为0.05和0.5下的双对数疲劳方程。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件表面损伤程度和质量损失率逐渐增大,相对动弹性模量和相对抗折强度逐渐下降,当冻融循环达到225次时,BFRC的相对动弹性模量和相对抗折强度与冻融循环前相比分别下降了12.4%和35.1%; 随着冻融循环次数和应力水平的增加,弯曲疲劳寿命逐渐减小; BFRC经冻融循环后的弯曲疲劳寿命服从两参数Weibull分布,失效概率为0.5的预测疲劳寿命与试验所得平均疲劳寿命十分接近; 建立的双对数疲劳方程能较好地反映冻融后BFRC应力水平S与疲劳寿命N之间的关系,研究成果为BFRC在路面结构中的安全应用提供可靠依据。     

钢桥面-薄层CRRPC组合结构栓钉连接件抗剪疲劳性能研究

采用推出试验和弯曲疲劳试验,研究钢桥面板与薄层CRRPC铺装层间栓钉连接件抗剪疲劳性能。基于Von Mises材料破坏准则和双线性本构关系,对 推出试验模型进行有限元分析、静力试验和疲劳试验,得到不同加载比和界面联接方式下的滑移-加载循环次数曲线,以及栓钉连接件抗剪承载力;开展足 尺组合梁弯曲疲劳试验,考察组合桥面系统中栓钉整体抗剪疲劳性能。研究结果表明：加载比是影响栓钉抗剪疲劳寿命关键因素之一,对于推出疲劳试验, 加载比建议取0.4;钢板与CRRPC间的黏结效应是影响疲劳寿命另一重要因素,对于存在黏结效应的推出试件,在0.5的加载比下等效疲劳寿命可以达到92.2 万次,但无黏结时,疲劳寿命仅为16.9万次;控制栓钉间距是提高组合桥面抗剪疲劳性能的有效方式,在等效实桥应力幅下,即使钢板-CRRPC间不存在黏结 效应,栓钉布距为125mm×125mm,经过8888.9万次疲劳加载,组合梁界面仍没有发生疲劳破坏。     

正交异性钢桥面铺装层疲劳寿命的断裂力学分析

计算和分析正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子,在此基础上应用Paris扩展公式预测铺装层疲劳寿命。将奇异单元布置在铺装层表面裂缝前沿,建立正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算铺装层表面裂缝的应力强度因子;分析裂缝应力强度因子随轴载作用位置的变化规律,确定了带裂缝铺装层轴载作用的最不利荷位;以最不利荷位作为轴载作用的标准荷位,计算应力强度因子随裂缝扩展深度的变化,并数值拟合得到了应力强度因子与裂缝深度的关系式;将应力强度因子的深度关系式代入Paris公式,积分得到铺装层的疲劳寿命。计算结果表明,基于钢桥面铺装层带裂缝工作的事实,应用断裂力学方法预测钢桥面铺装层疲劳寿命是可行的。     

Fatigue life prediction of heavy mining equipment. Part 2: Behaviour of corner crack in steel welded box section and remaining fatigue life determination

Frequent fatigue failure of mining equipment has created a need for fatigue life prediction of several components that suffer from frequent recurrence of fatigue cracking. The focus of this paper is the frequent occurrence of fatigue cracks in the boom of cable shovels, which consists of a twin box girder joining together near both extremities. After the determination of load spectrum and the material fatigue properties by field monitoring and material testing, the fatigue behaviour of a cracked shovel boom was investigated. Two-tip corner cracks were of particular interest since they are commonly observed in the field. These cracks typically initiate in the flange at the toe of web to flange or flange to diaphragm welds and propagate into the web. Detailed finite element models with corner cracks were developed for the boom and stress intensity factors for various crack configurations were evaluated from the finite element analysis results. The growth behaviour of corner cracks was studied and a simplified method is presented for the fatigue life prediction. Fracture toughness tests were conducted on single edge notch bend specimens at room temperature and low temperature (−50 ^°C). The remaining life of a cracked boom is then determined based on brittle fracture or unstable crack growth.