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。     

水泥混凝土路面板固化温差对翘曲和应力的影响

实测硬化中水泥混凝土路面板内的温度分布,确定混凝土的终凝时间,提出固化温差及有效温差的计算方法,并计算两种施工环境条件下路面板的固化温差和有效温差,进行固化温差对板的翘曲和应力影响分析计算。研究结果表明:春季和秋季施工在水泥混凝土路面板中产生负的固化温差,将会导致路面板在1d中的大部分时间处于板中脱空的状态,在板中临界荷位处板底产生拉应力,而采用小尺寸板,相比较大尺寸板更能降低路面板翘曲及耦合应力,降低疲劳破坏。     

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。     

早期混凝土黏弹性行为的温度-结构场耦合分析

为了模拟早期混凝土温度应力,基于ABAQUS二次开发平台,编写考虑水泥水化度影响的温度场计算用户子程序和考虑成熟度影响的黏弹性应力场计算用户子程序,并通过与理论公式对比验证子程序开发的合理性。采用温度场和应力场耦合方法,将子程序应用于研究某大体积混凝土承台的早期温度应力变化规律。结果表明,在考虑和未考虑水泥水化度的影响下,温度场变化规律相同,但考虑水泥水化度影响后温度峰值低于未考虑水泥水化度影响的情况;在考虑和未考虑早期混凝土徐变的影响下,表面点和中心点的应力值在浇筑早期都有较大程度的减小,说明混凝土的徐变特性对早期混凝土的拉、压应力增长都有一定的削弱作用;因早期混凝土抗拉强度较低,在承台表面易产生大致垂直于边缘的温度裂缝,在实际工程中应予以关注。     

复合式路面温度应力浅析

针对RCC AC复合式路面受沥青混凝土面层的保护,RCC板的温度翘曲应力、温度疲劳应力与普通水泥混凝土路面的温度应力存在较大区别的现状,结合永咸高速公路项目,对这种特殊路面结构的温度应力进行计算、分析,为研究复合式路面的温度应力提供参考。     

切缝法测定水泥混凝土路面残余应力数值模拟分析

残余应力和固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。利用切缝过程中板表面应变释放历史确定板内初始应力和残余应力的方法尚处于初步阶段。通过建立三维有限元模型,对切缝过程中板的响应进行数值模拟,系统分析不同测点位置、边界约束方式、地基刚度、板厚、切缝间距、切缝深度、温度场构成方式等工况组合下的混凝土板上表面的应力、应变释放规律。在此基础上提出基于干切缝法的水泥混凝土板全深度绝对应力和残余应力分布预估方法,以深距比综合考虑切缝间距、切缝深度对应力、应变释放规律的影响,以应变释放极限值考虑板的大小、厚度、温度场构成方式、下卧层刚度等因素对应变释放过程的影响,给出表征混凝土板表面应变释放规律的基函数及其参数取值。最后,通过足尺大板数值算例验证该方法的可靠性,建议试验过程中将切缝深距比终值定在1.0~1.5范围内,同时尽量不要选择切缝厚距比小于1.25的切缝方案。     

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.     

混杂纤维混凝土核废料贮存容器水化热测试与温度应力

混凝土硬化过程中水泥的水化热温升是引起混凝土核废料贮存容器早期体积变形的主要因素。研究水化热产生的温度场变化以及由此引起的温差应力对研究和控制核废料贮存容器早期裂缝的出现,提高其耐久寿命具有重要意义。采用试验和模拟相结合的办法,通过在浇筑混杂纤维混凝土容器试件时预埋测温元件测定温度变化,并利用ANSYS进行了水化热温度场和温度应力的数值模拟。结果表明:二者所得的温度数值吻合较好,并得到温度应力最大值出现在混杂纤维混凝土核废料容器内壁与底面的结合处。     

基层对水泥路面长期性能的影响研究

基层力学参数对水泥混凝土路面板的受力有很大的影响。采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,从而减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布。     

预制T形肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能试验研究

为研究T形肋对混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,进行了预制T形肋底板混凝土叠合板和整浇板的弯曲疲劳性能对比试验。通过对比试验得到了不同疲劳循环加载次数下的跨中挠度、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,研究了试件在疲劳循环荷载下的刚度退化情况、荷载 应变分布、裂缝分布及残余承载力等。结果表明：经历200万次疲劳作用后,预制T形肋底板混凝土叠合板无明显刚度和承载力退化,增设T形肋的叠合板能达到与整浇板相同的疲劳性能。基于试验结果,给出了预制T形肋底板混凝土叠合板正截面弯曲疲劳强度计算假定以及正截面弯曲疲劳应力验算方法。     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

混凝土连续板火灾后力学性能试验及理论分析

为研究受火跨位置和数量对混凝土连续灾后板力学行为影响,对一块常温连续板和五块混凝土灾后连续板开展力学性能试验,分析灾后板裂缝、变形、混凝土和钢筋应变以及灾后破坏模式等规律.基于塑性铰线理论,提出混凝土双向板破坏模式和椭圆方程,推导板块内力平衡方程,建立灾后板剩余承载力计算方法,并与其他方法计算结果进行对比分析.结果表明...     

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。     

预应力混凝土空心叠合板试验研究

针对现有的一般预应力空心叠合板楼盖板厚较大,自重较大等缺点,提出了一种新形式的预应力混凝土空心叠合板,通过对3块简支板,3块简支叠合板和1块两跨连续叠合板进行静力荷载试验,分析了这种板在静力荷载作用下的裂缝、承载力、挠度等特点,研究了其开裂荷载和极限承载力较高的原因。试验结果表明这种预应力空心叠合板具有良好的抗裂性能和较高的极限承载能力,建立了开裂弯矩、极限承载力、挠度的计算方法,为这种叠合板的设计和工程应用提供了依据。     

高性能硅灰混凝土的高温爆裂与抗火性

采用不同湿含量的５ 种强度等级的混凝土,在ＩＳＯ标准火灾升温条件下进行高性能硅灰混凝土火灾高温行为的试验研究．用１００ ｍｍ ×１００ ｍｍ ×１００ ｍ ｍ 试件进行的爆裂试验结果表明,湿含量与强度等级是影响混凝土高温爆裂的两个主要因素．这一结果也证实了高温爆裂的蒸汽压机理（ｔｈｅ ｖａｐｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂｕｉｌｄｕｐ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ） ．对火烧后混凝土板的回弹试验表明,板内各点的残余力学性能不再是一个均一的数值,而是呈一空间分布,此空间分布与板内温度场有关．因此,目前常用方法难以准确描述火灾后混凝土的残余力学性能．     

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     

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。