设置土工合成材料防裂夹层的沥青加铺层应力分析

土工合成材料具有变形能力强、在水平方向上可承受较大拉应力的优点,将土工合成材料设置于旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间,用于减缓或防止沥青加铺层的反射裂缝.对土工合成材料防裂机理进行了分析,采用三维有限元方法分析了土工合成材料的拉伸模量对沥青加铺层的荷载应力、温度应力及耦合应力的影响程度.结果表明:土工合成材料拉伸模量越大,其对减少加铺层的各种应力的效果就越好;土工合成材料在减少加铺层温度应力方面的效果要比减小荷载应力的效果好.     

土工合成材料替代碎石过渡层的作用研究

阐述了土工合成材料替代碎石过渡层作用的理论依据。根据试验路段的实测结果,证实了这种方法的效益。以土工合成材料替代碎石过渡层的做法经济可行,值得推广。     

多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性

为研究多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性,将设置有多层土工格栅的加筋垫层视为大挠度薄板进行分析,运用层合板理论,模拟多层土工格栅与碎石垫层之间的相互作用,建立加筋垫层抗弯刚度矩阵的计算方法。考虑刚性桩网复合地基的三维应力和位移边界条件,根据静力平衡条件,建立加筋垫层应力函数和挠度微分控制方程,并利用伽辽金方法进行求解。在此基础上,利用Winkler地基梁理论和大挠度薄板理论对桩土应力比和格栅拉力进行计算。最后,运用实际工程对计算方法进行验证,并综合分析格栅总层数、铺设间隔和位置等因素对桩土应力比及格栅拉力的影响。研究结果表明：理论计算结果与实测结果较为吻合;随着格栅总层数的增大,桩土应力比增大而格栅拉力降低,铺设2~3层格栅效率最高;随着铺设格栅间隔和底层格栅距桩帽距离的增大,桩土应力比降低,而格栅拉力增大。     

轴对称课题下的土工合成材料加筋路面模型

通常认为作为加筋的土工合成材料是不能承受剪力和弯矩的薄膜,在此前提下,首先导出了横向挠曲变形微小条件下的薄膜平衡微分方程.然后根据竖向位移与应力的连续性,将层状弹性体模型与薄膜方程相耦合,建立了土工合成材料加筋路面的计算模型.以两层加筋体系为例,导出了轴对称荷载作用下的一般解.并通过算例对模型的加筋效果进行了分析.     

土工合成材料与风积砂界面摩擦特性试验研究

通过拉拔试验测定土工合成材料与风积砂的界面摩擦特性.结果表明：在风积砂中设置土工合成材料,会使风积砂获得一定的粘聚力,粘聚力的大小与材料的自身性质有关;加入土工合成材料以后,填料的内摩擦角会有一定的减小,其减小的程度与土工合成材料自身的材料性质以及材料的几何形式有关.得出了不同种类的土工合成材料对填料产生的影响.     

土工合成材料界面应变软化特性的一种本构新模型

在土工合成材料工程的数值研究中,根据土工合成材料界面的力学特性,构建合理有效的本构模型是提高数值计算可靠性的关键.针对部分土工合成材料界面存在的应变软化特性,提出了一种新的本构模型.以剪应力峰值为分界点,将剪应力剪切位移曲线前后两部分分别进行模拟.剪应力峰值前,采用Clough和Duncan双曲线模型进行模拟;剪应力峰值后的应变软化阶段,以剪应力峰值为原点,用另外一条倒置的双曲线进行模拟.通过系统的公式推导描述了模型的构建过程,给出了应变软化阶段界面剪切刚度计算表达式.通过对界面直剪试验结果的模拟初步验证了模型的拟合能力.     

混凝土桥沥青混凝土加铺体系受力分析

基于某高速公路上的一座装配式简支板桥的现场试验研究和有限元分析结果，分析了沥青混凝土加铺体系受力特点，提出了该类桥型桥面沥青混凝土加铺层设计时的控制指标。结合试验研究结果，对由于沥青混凝土加铺层与下部混凝土结构存在的弹性模量差异引起的结构应力重分布进行了计算分析。最后讨论了加铺层厚度、胎压变化2个因素对加铺层受力的影响。     

水泥混凝土路面沥青加铺层温度应力分析

温度应力是引起水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的主要因素之一，当温度降低沥青加铺层变形受阻时，水泥混凝土路面接缝或裂缝处沥青加铺层会因温度应力集中而产生反射裂缝．采用三维有限元方法分析了沥青加铺层的温度应力与降温幅度、加铺层厚度、土工合成材料模量之间的关系，结果表明，在温度较低及昼夜温差较大的地区应采取必要的措施以抵抗温度应力带来的不利影响．     

土工合成材料与粘土接触面直剪试验研究

筋土之间的摩擦力是加筋土结构的一个重要设计参数．对三种不同粗糙度的土工合成材料与粘土在不同含水量、垂直压力下进行了直剪试验研究，得出了垂直压力、含水量及土工合成材料的粗糙度对筋土之间剪切性能的影响规律．     

土工合成材料在建设工程中的应用

简释土工合成材料的工程特性,介绍该材料研究现状、设计计算方法,分析土工合成材料的存在现状及应用前景,为土工合成材料在建设工程中的应用提供了理论分析。     

装配式桥墩温度应力分析与裂纹控制

以某在建跨海大桥为例,通过数值仿真分析预制桥墩在与现浇承台连接施工时的温度应力及其影响因素,结合海上施工条件提出裂缝控制措施并进行现场试验. 分析结果表明,填芯混凝土热膨胀是预制桥墩温度应力的主要因素,温度梯度为次要因素. 混凝土入模温度从10 °C提高到40 °C,最大拉应力增加15.4%. 作为单项措施,设置隔热缓冲层的控制效果最佳,其次为冷却水管、优化混凝土配合比、分层施工和应力消散孔,外壁保温与内腔通风措施的效果较差. 提出的裂纹控制方案是采用优化混凝土配合比,且分3层浇筑混凝土,第1层和第2层分别设置隔热缓冲层和应力消散孔,通过现场试验验证了该方案可以有效地控制裂纹.     

自密实混凝土与老混凝土黏结收缩有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土约束收缩试验的基础上,采用大型有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土黏结约束收缩的有限元模拟.通过与试验结果进行比较,验证了有限元模型的可行性.并从应力分析的角度研究在约束收缩的作用下,新老混凝土黏结的应力分布规律.计算结果表明,在黏结面附近新混凝土受到明显的拉应力,而沿着试件高度方向拉应力不断减小直至转变成压应力;黏结面上的剪应力则在两端部最大,中部最小;修补混凝土较薄时新混凝土由于约束收缩而受到的拉应力较大;当新混凝土高长比为1/4时,混凝土上的拉应力最小.     

低周反复试验轴力加载装置的系统摩擦力

在柱、剪力墙等的低周反复加载试验中,与施加轴压力的竖向作动器相连的钢铰轴处或滑动导轨处存在的摩擦力会导致加载水平力的测量结果不同程度地较真实值偏高。通过试验和有限元计算,分析了该摩擦力的规律和量化取值。为了消除材料非线性并准确考虑几何非线性的影响,设计两个型钢柱进行了材料弹性状态下的低周反复试验,并在OpenSees平台上建立了能够准确计算二阶效应的有限元模型。根据试验测量结果、有限元分析结果对该试验的轴力加载装置引起的摩擦力进行计算,研究了摩擦系数的取值方法,并考察了摩擦力对柱试验结果的影响。研究结果表明：由轴力加载装置引起的摩擦力主要受轴压力值影响,柱顶位移的影响较小;随着轴压力增大,摩擦力增大、摩擦系数变小;最大摩擦力、最小摩擦系数均趋于较稳定的取值;对于轴压力为350~900 kN的钢筋混凝土柱,由该装置摩擦力引起的低周反复试验的柱顶水平力测量结果误差约为5~13 kN。     

土工织物延缓沥青路面疲劳型反射裂缝的有限元分析

为定量研究土工织物对沥青路面疲劳型反射裂缝的防治效果,利用有限元方法,分析了土工织物对沥青路面内部应力应变分布的影响以及土工织物内应力应变的状况,进而对加铺土工织物后沥青面层疲劳寿命的变化进行了定量研究.土工织物的加入有效降低了沥青面层层底拉应力,从而延长了沥青面层的疲劳寿命,土工织物弹性模量越大,应力降低值越大,沥青面层的疲劳寿命延长率越高;位于基层裂缝上部的土工织物内部应力分布范围约为12 cm,且应力值远小于其抗拉强度.研究表明,利用土工织物防治疲劳型反射裂缝是一种有效的方法,工程中应以土工织物可能承受的最大拉应力对应的弹性模量为依据,选择模量较大的材料.     

加筋土筋材拉拨试验研究

通过拉拔试验,对不同加筋材料、不同填料加筋土的摩擦特性、临界摩阻强度以及最大抗拔位移的变化规律进行了研究,对今后的筋材拉拔试验及工程应用具有参考价值.     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

洞庭湖区堤内压盖模型渗流有限元优化

根据洞庭湖区堤基地质特点,建立了多元结构堤基的堤内压盖模型,并采用渗流有限元法,通过改变堤内压盖宽度或厚度,进行优化研究.提出堤内压盖的临界宽度、厚度概念,并将有限元计算的临界宽度、厚度与堤防设计规范中压盖公式计算的结果进行对比,两者一致,说明有限元法处理压盖问题正确可行.最后,将有限元法应用到洞庭湖区资江大堤柴山湖段压盖处理工程中,结果表明,该方法对于求解实际复杂工程问题实用有效.     

考虑土拱效应挡土墙绕墙底转动的主动土压力

采用库仑土压力理论的假设,通过研究刚性挡墙绕墙底转动极限状态土体内主应力拱形状,计算了土层平均竖向应力和剪应力,得到了对应于不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数和水平摩擦系数的理论公式。将其用于水平微分单元法求解挡墙绕墙底转动时的主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,分析了填土内摩擦角和墙土摩擦角对土侧压力系数、水平摩擦系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行了比较。     

剪力下起皱的有限元分析

针对剪力起皱的模拟试验模型，利用弹塑性有限元方法对试样变形区的受力进行了数值解析，得到了变形区的网格变化，应力等势线、起皱区边界的应力分布以及最初失稳点的近似纯剪应力状态，分析了最初失稳点的位移及剪应力在变形过程中的变化，发现它们的变化规律及起皱过程及其力的特征值完全相同，且分析结果与实验验证结果的误差很小。     

边界条件对植被化矩形复式河槽流速及床面切应力的影响

在水深平均动量方程中加入了植被引起的拖曳力,给出了垂线平均流速及床面切应力的2维解析解.根据滩地植被化矩形复式河槽的断面形态特点,建立了滩槽交界面的切应力平衡方程进而提出了2种边界条件.比较这2种边界条件后发现它们的计算结果在水深较大时几乎相同,而水深较小时在剪切区内有一定差别,考虑了主槽边壁切应力影响的边界条件可以给出更好的计算成果.运用8组不同的矩形复式河槽试验资料对该边界条件的应用情况进行验证,结果发现,在各个区域选取合适的二次流系数比忽略二次流能更好地模拟流速及床面切应力分布,在各组矩形复式河槽工况中,考虑二次流可以得到较好的计算成果.