考虑地基摩阻作用的CRCP温度应力非线性分析

基于钢筋混凝土黏结滑移及混凝土路面板与地基之间的非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)在温度荷载作用下的力学模型以及按接触理论推导的有限元刚度矩阵。得出了有限单元法的数值解,分析了降温荷载作用下路面应力和位移的分布规律。讨论了裂缝间距、配筋率和钢筋直径对CRCP的影响。通过对连续配筋混凝土路面结构的温度应力计算,可以看出在相同的降温荷载作用下,随着裂缝间距的增大,钢筋和混凝土的最大应力呈非线性增加,同时不同的钢筋直径对CRCP的各种应力具有较大的影响。     

地基摩阻作用时CRCP有限元分析

笔者同时考虑基于钢筋混凝土粘结滑移及混凝土路面板与地基之间的非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面（CRCP）在温度荷载作用下的力学模型,以及按接触理论推导的有限元剐度矩阵,得出了有限单元法的数值解,分析了降温荷载作用下路面应力和位移的分布规律．     

地下道路复合式路面结构力学分析

针对地下道路交通量大,渠化交通严重等特点,采用CRCP+AC复合式路面,并根据CRCP+AC结构的受力特性和CRCP板的受力特点,建立了有限元计算模型.通过分析不同水平力,不同层间接触条件,面层模量和厚度,基层厚度,土基回弹模量,应力吸收层等因素对荷载应力的影响,计算出AC层及CRCP层合适的厚度,为地下道路设置CRC...     

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.     

贫混凝土基层沥青路面温度-荷载耦合应力分析

为了分析贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度-荷载耦合应力状况,通过三维有限元数值方法,分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量及基层缩缝宽度对沥青路面温度-荷载耦合应力的影响.研究表明:沥青面层厚度和基层缩缝宽度对路面温度-荷载耦合应力有显著影响;基层厚度和模量时耦舍应力的影响不显著.适当增加沥青面层厚度对预防反射裂缝十分有效;改变贫混凝土基层的厚度和模量对预防反射裂缝作用不大;适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著.     

均匀温降下连续配筋混凝土路面(CRCP)受力分析

CRCP在重载、复合式路面中具有良好的应用前景,其结构受力可划分为荷载应力和温度应力,其中温度应力又包含均匀温度变化和翘曲2个方面。均匀温降时的CRCP受力可简化为3种材料的相互作用:水泥混凝土、钢筋和地基,在有限元中如何描述三者之间的相互作用是计算的基础。根据已有双线性地基模型,分析了地基摩阻的解析解,通过对比不同地基材料属性情况下的摩擦应力特征数,证明了地基摩阻对CRCP均匀温降下的受力影响可以忽略;为了在有限元中模拟水泥混凝土与钢筋间的相互作用,建立了粘结刚度系数向弹簧单元刚度系数的等效转换关系式,并进行了对比分析,验证了其正确性,提供了CRCP有限元分析中弹簧单元模拟钢筋与混凝土界面的关键参数。最后,在以上分析基础上,对包含不同纵向钢筋数量的板条进行计算对比,结果表明板宽对CRCP沿钢筋轴向的各计算结果无显著影响。因此,均匀温降条件下有限元受力分析时,可采用含少数纵向钢筋的板条代替真实尺寸结构。     

利用混凝土损伤塑性模型评价CRCP+AC复合式路面的损伤演变

在连续配筋混凝土复合式路面（CRCP＋AC）的研究中,CRCP面板的裂缝形态和分布模式是影响今后路面使用性能和生命周期的重要因素。研究采用ABAQUS有限元程序中的混凝土损伤塑性模型（CDP）表征CRCP面板的力学特性,结合三维瞬态热传导分析的温度场数据,分析了变温条件下的结构损伤情况;并进一步分析复合式路面在温度变化和交通荷载耦合作用下,CRCP面板损伤的演化规律以及裂缝张开闭合的行为特征。研究认为沥青面层的作用不仅仅局限在功能性方面,它可以明显改善CRCP面板的受力状况;复合式路面设计中应根据CRCP面板的温缩性能和损伤性能综合考虑沥青面层的合理厚度。     

基于层间功能层的水泥混凝土路面动态响应灰关联分析

通过动态分析有限元方法揭示了设置功能层的半刚性基层水泥混凝土路面结构在车辆动态荷载作用下各因素(面层厚度与模量、功能层厚度与模量、基层厚度与模量、地基模量以及行车速度)对力学响应的影响程度,采用灰色关联分析,对各因素的影响程度进行了定量分析,并通过回归分析得到了路面结构力学响应(面层弯沉差、面层底部拉应力、功能层顶部剪应力和基层底部拉应力)的计算公式,为设置功能层的水泥混凝土路面的结构设计和施工提供理论指导.     

弹性地基上有限尺寸复合路面板受力分析

目的 为求解混凝土路面上覆沥青层复合结构路面板角弯沉和最大应力.方法 采用弹性地基上的多层薄板理论,忽略了沥青面层在接缝处水平连续性对路面承载力的影响.通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法 .应用该方法 对均布圆形荷载作用下双层地基上的沥青一混凝土复合路面进行了分析.结果 采用地基反力和位移函数方程求解有沥青上面层混凝土路面板角最大应力和弯沉,其混凝土板角最大弯沉值及最大拉应力与ANSYS有限元分析结果 基本一致.能够获得较为满意的结果 .结论 自重对板角应力基本没有影响,对弯沉及位移函数曲线形状影响很小.可忽略不计.     

沥青加铺水泥混凝土路面板角施荷受力分析

为研究沥青加铺水泥混凝土复合路面在板角作用荷载时的结构计算方法,采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了有限尺寸多层复合路面的计算模型,通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法.分析结果表明:若取距板角槡2a+1.5he位置的混凝土板表面应力为位移函数计算控制应力,则该应力与有限元分析的最大应力吻合较好(相差不到5%);而沥青面层应力前者小于后者,最大相差40%.位移函数计算与有限元分析结果的板角弯沉最大相差9%.合理假定地基反力函数和路面板位移挠曲函数可以得出分离式和结合式复合路面板角作用荷载时的最大弯沉及各结构层的控制应力.     

轮胎/路面噪音室内测量系统研究

随着社会的进步,人们更加关注环境和可持续发展的问题。噪音已被列为影响环境的主要问题之一,但目前缺乏室内定量评价轮胎/路面噪音特性的手段,限制了系统研究静音路面相关技术的发展。为实现轮胎/路面噪音的室内定量评价,本研究基于"主驱动轮式路面功能评价系统"进行了轮胎/路面噪音室内测量系统研究。测量系统可以有效排除汽车引擎噪音、传动噪音和风速等环境噪音的影响,使测量结果稳定可靠。同时,频谱分析结果表明该测量系统具有较高的精度,可以分辨出不同路面材料的轮胎/路面噪音特性,为进一步开发静音路面相关技术奠定良好基础。     

混凝土参数变化的预应力悬浇箱梁温度应力敏感性分析

大跨度预应力悬浇箱型梁施工中,混凝土弹性膜量E、热膨胀系数α等参数会随施工环境而改变。在一定的温度场情况下,其参数的改变会引起桥梁内部应力应变的增减,其变化值会影响桥梁的施工质量、设计参数及使用安全。据此,结合实际桥梁工程施工,以某一温度场的箱梁截面为对象,研究当混凝土悬浇桥梁E、α等参数发生改变时,对桥梁截面应力和应变场的影响程度,揭示桥梁截面应力变化敏感性的规律,总结出为提高桥梁使用安全度需要着重考虑的温度应力敏感性因素的影响。     

横观各向同性土——半封闭隧道衬砌相互作用分析

土体在沉积过程中存在各向异性,将土体视为各向异性体更为合理。考虑土体和衬砌的相互作用,基于饱和多孔介质理论和弹性理论,在频率域内研究了简谐荷载作用下横观各向同性土———半封闭圆形隧道衬砌简谐耦合振动。通过衬砌内边界应力连续以及土体和衬砌界面处应力和位移协调,得到了饱和横观各向同性土和衬砌的位移、应力和孔压解析表达式。利用衬砌中流体速度和土体中流体速度相等,建立了隧道部分透水边界条件,得到了待定系数的具体表达式。数值算例分析了土体和衬砌物性和几何参数的影响,表明:横观各向同性面内的弹性模量对系统动力响应影响较大,而垂直于各向同性面内的弹性模量对系统动力响应影响较小。另外,相对渗透系数和衬砌厚度对响应幅值有很大影响,而衬砌泊松比对响应幅值影响较小。     

轻钢结构柱爆炸荷载应变率效应影响因素分析

以中国现行轻钢结构设计手册为基础,选取其中一个型号的轻型钢结构柱为研究对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立爆炸荷载作用下的有限元数值分析模型,并进行应变率响应数值模拟分析。文章分析了不同工况对轻钢结构柱应变率响应的影响,结果表明,影响轻钢结构柱应变率的主要因素是比例距离和失效应变,而柱高、支座形式等因素对应变率的影响不明显;在设计计算中,将爆炸荷载产生的应变率考虑为常数,将动力强化系数考虑到材料性能中,再将动力反应分析的准静态方法是可行的。文章的研究成果可以为结构的优化设计、防护措施提供重要理论依据。     

混凝土界面特性与力学性能的细观数值分析

将混凝土等效为由骨料、水泥砂浆及二者间的界面所构成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法建立混凝土随机骨料模型。采用线性应力-裂缝宽度关系来表征混凝土材料的各相软化力学行为,利用扩展有限元法对单轴拉伸条件下混凝土材料的界面特性与力学性能进行数值分析。分析结果表明,随着界面强度提高,混凝土强度、断裂能和延性增大,破坏模式由单一贯通裂纹向多条非贯通裂纹过渡;混凝土弹性模量随界面弹性模量的增加而增大;界面厚度减小时,混凝土材料的强度、弹性模量、断裂能增加,界面厚度对混凝土力学性能弱化作用变小。     

上海世博会世博轴索膜结构屋面有限元分析与研究

作为索膜结构的一个工程实例,介绍了上海世博会世博轴索膜结构屋面有限元分析理论和分析方法。包括计算模型的确定、单元的选取、找形分析过程和初始态的评价原则、荷载效应分析过程和荷载作用下膜面应力与变形的控制。分析结果表明,索膜结构找形分析的关键问题是如何确定索和膜的预应力大小,荷载效应分析的关键是如何控制膜面应力及位移。采用有限元法有效解决了本工程索膜结构找形和荷载效应分析问题。分析方法和过程可为类似结构分析设计提供参考。     

低等级路强度敏感性的点可靠性分析

根据重型机械作业区支承强度检定的需要,开展低等级路强度敏感性研究。在力学模型不确定性分析的基础上,确立了基于Monte-Carlo随机有限元的可靠性分析方法。理论计算表明,道路破坏形式为整体剪切破坏。分别构建道路的半空间体和双层体系模型,通过荷载增量法与强度折减法,分析指出道路的破坏面因结构、荷载与材料而不同,但最早进入破坏的点却是固定的,因此,整体可靠性分析难以实现,而通过点可靠性分析确定敏感性因素是可行的。在可靠性分析中,不再沿用过度简化的极限平衡理论和二维应力状态下的Mohr-Coulomb准则,而基于Drucker-Prager准则确定的三向应力状态定义安全余量,提高了分析精度。研究指出决定低等级路强度的主要因素是上覆层内摩擦角和地基层弹性模量。本文的研究为强度检定的方案制定提供了依据。     

微表处混合料室内噪声测试方法

微表处混合料以其防水、抗滑、耐磨等优点已经广泛用于路面的养护维修。但是,与普通沥青路面相比,微表处路面噪声较大、且缺乏有效的噪声测试方法。为此,提出了基于湿轮磨耗仪的微表处混合料室内噪声测试方法。其中,微表处混合料试件用以模拟微表处路面,湿轮磨耗仪用以模拟车辆荷载,噪声计用以获取轮胎与路面的噪声。进而,对9种不同级配的微表处混合料的噪声进行了测试,结果表明:第二时段的噪声值与构造深度的相关性较好,并最终确定了微表处混合料的噪声测试方法和流程。最后,采用两种不同级配的微表处混合料对该测试方法进行了验证,结果表明,该方法能够有效评价不同微表处混合料噪声之间的区别,为微表处混合料的配合比设计提供有益补充。     

腹部开孔钢筋混凝土简支梁非线性数值模拟

钢筋混凝土开孔梁是降低建筑层高,节约建筑成本的有效途径之一。目前国内外对腹部开孔的钢筋混凝土梁进行了一些研究,但大多局限于试验研究。运用大型结构分析软件ANSYS对六根腹部开有矩形孔的钢筋混凝土简支梁建立空间有限元模型,通过选择适当的单元、材料模型、本构关系对其进行非线性数值分析,将模拟得到的截面抗剪承载力、荷载-挠度曲线与试验结果进行比较,分析结果与试验结果吻合较好,验证了ANSYS分析钢筋混凝土开孔梁的可行性,并进一步对影响开孔梁受力性能的孔洞高度、孔侧加强筋等因素进行了参数分析,得出了一些有价值的结论。     

环向预应力FRP约束混凝土圆柱应力应变关系

环向预应力FRP能够对核心混凝土提供主动约束,避免FRP的应力滞后问题,增强约束效果。在设计时若采用非预应力FRP约束混凝土的计算模型和应力应变关系模型,将会造成很大的误差。引入与环向预应力大小有关的初始约束应力和有效约束应力,并依据已有的试验数据和有限元模拟,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变的计算模型;分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的初始弹模,借鉴已有的FRP约束混凝土的应力-应变关系模型,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的三线性应力-应变关系模型,计算结果与试验结果吻合良好。