水泥混凝土轮迹路面温度应力的有限元分析

水泥混凝土路面板内不同深度处的温度随气温的变化而动态变化,这直接导致混凝土板内部出现膨胀和收缩变形。已有经验表明荷载应力和温度应力的综合作用会使混凝土板发生破坏。本文通过有限元方法分析了影响水泥混凝土轮迹路面温度应力的各项因素,研究成果可以用于指导水泥混凝土轮迹路面结构设计。     

沥青路面温度应力分析

本文建立了沥青路面温度应力计算模型,采用指数函数计算出路面结构的温差随深度的变化规律,分析了沥青面层模量变化、厚度变化和基层模量变化、厚度变化对温度应力的影响,为沥青路面设计提供了参考。     

片石混凝土路面的温度应力分析

在分析片石混凝土材料特性的基础上,用三维有限元软件COSMOS计算了片石混凝土路面温度应力;同时采用正交设计方法分析了温度应力的影响因素,得出各影响因素的变化规律;并采用均匀设计法安排因素组合,运用SPSS软件拟合出适用于片石混凝土路面温度应力的实用计算公式.     

半刚性基层沥青路面面层层位功能分析

前言随着国外耐久性沥青路面(或称长寿命沥青路面)设计理念的引进,我国道路工作者对沥青路面结构组合设计越来越重视,半刚性沥青路面结构的沥青面层厚度有逐渐增厚的趋势。那么,沥青面层分几层设计合适,每一沥青层材料设计应侧重哪些方面的性能要求等,则是沥青路面结构设计必须要明确的关键问题,否则,盲目的增加沥青面层厚度将很难起到路面耐久的作用。本文利用长寿命沥青路面设计分析软件BISAR3.0,以及希尔斯(Hills)和布来因(Brien)提出的温度应力计算公式,分析了半刚性基层沥青路面在沥青面层厚度、模量、行车荷载和环境温度等条件下的沥青面层应力分布规律,并依此确定沥青面层不同深度的功能分区,对指导半刚性基层沥青路面的沥青面层组合设计具有重要意义。     

考虑端部位移的连续配筋路面温度应力解析解

针对现行《公路水泥混凝土路面设计规范》推荐的连续配筋混凝土路面(CRCP)温度应力计算方法不能充分反映CRCP实际受力条件的弊端,提出了考虑连续配筋混凝土路面(CRCP)板端部实际位移情况的计算思路。推导了降温和温度梯度作用下,连续配筋混凝土路面(CRCP)温度应力的通用解析解。利用该解析解,可以计算连续配筋混凝土路面(CRCP)任一点由温度变化引起的应力、位移值,通过与有限元解对比表明,提出的解析解准确、合理,符合工程实际。     

水泥混凝土路面温度应力分析

通过水泥混凝土路面温度应力分析、混凝土路面板强度增长规律分析和混凝土路面板温度变化规律以及不利季节大气温度变化对路面板温度的影响分析 ,提出大气环境温度变化对水泥混凝土路面断板的影响 ,并结合试验工程 ,提出预防温度应力断板的技术措施和施工控制方法     

层间约束引起的双层水泥混凝土路面板的温度应力

分析双层水泥混凝土路面板温度应力构成,导出不同层间结合状况下由层间变形协调条件引起的层间约束应力的计算通式,按常用的水泥混凝土路面温度场,分析板间约束应变的特征,并给出其计算公式。     

环境温度周期变化下沥青混凝土路面粘弹性力学响应

为研究沥青混凝土路面在环境温度周期变化作用下的粘弹性力学响应规律,采用ABAQUS有限元软件建立分析模型.结合气温观测数据、热力学理论、粘弹性力学,分析路面温度应力变化规律,并提出以应力比冲量值衡量温度应力对路面的作用效果.研究结果表明:路面内温度应力随外界温度的变化而呈规律性变化,且存在一定的滞后性;一个日循环周期内,路面内部靠近路表部位的温度应力变化幅度要大于靠近底面部位的应力变化幅度;在低温季节中,面层中下部分的温度应力作用效暴要大于面层顶部的温度应力作用效果;沥青混凝土的应力松弛效应在高温季节较为明显,而在低温季节则十分微弱.     

基于气候条件的半刚性基层沥青路面温度场分析

根据西安地区的气象资料和路面温度的热物理参数,应用传热学的有关理论和假设边界条件,应用ANSYS工程分析软件模拟求解路面温度场,并以此作为温度应力数值计算的温度物理环境,进行了半刚性基层沥青路面结构的应力分析。分析结果表明,路面表面温度同基层顶面最高最低温度的出现存在时间差,同时路面温度应力随时间的变化只发生在路面结构一定深度范围内。     

玄武岩纤维筋水泥混凝土路面光纤观测分析

结合理论研究成果,通过在纵向设置分布式光纤传感器,分析由于温度变化引起的纵筋内部应力变化情况;同时通过加载试验,了解玄武岩纤维连续配筋水泥混凝土路面在荷载作用下内部应力的变化情况,与理论计算结果进行比较,并修正理论分析模型,使得理论分析与实际受力相吻合。     

桥台裂缝的温度场效应研究

以重庆盘溪路大石坝立交工程为例,从温度场理论出发,研究了冬季降温产生的温度应力对如桥台结构的大体积混凝土应力变化的影响;应用有限元软件对桥台背面进行切缝处理,研究切缝后的桥台应力场分布情况。研究结果表明:桥台的外侧受温度影响比内侧受温度影响更为敏感,在降温时候外侧更容易开裂,在桥台背面适当位置增加竖向切缝后,桥台的温度应力集中现象将获得释放。     

温度和干缩对钢桥面铺装层受力的影响

根据钢桥面铺装的受力特点,推导了钢桥面铺装层的温度应力计算公式;结合实际铺装材料和实际使用环境,计算了常用铺装材料的温度及收缩应力,并与车辆荷载作用下铺装层的应力计算进行对比。研究表明:温度和干缩作用远大于车辆荷载对钢桥面铺装层的受力影响。     

混凝土箱形渡槽日照温度场及纵向温度应力研究

根据混凝土箱形渡槽的温度边界特点,给出了箱形渡槽日照温差二次曲线分布形式;针对该日照温度梯度模式,按照温度自约束应力的平衡特点和等效线性化的原则,导出了混凝土箱形渡槽的温度应力的计算公式．对某渡槽的计算表明：日照作用下混凝土连续梁葙形渡槽沿槽身高度方向会产生较大的温差,在非线性温度梯度作用下中跨截面下缘和腹板区域将产生较大的拉应力,会降低截面抗裂性,应加强纵向预应力钢筋,提高其抗裂能力．     

混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装层温度应力分析

为了探求混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装层在温度变化条件下引起开裂的破坏机理,采用现场监测与理论仿真模拟相结合的手段研究了沥青混凝土铺装层在低温、高温季节,以及夏季阵雨引起大幅降温等情况下的温度场分布及引起的温度应力,并与车辆荷栽作用下的沥青混凝土铺装层力学响应进行了对比分析．计算结果表明,沥青混凝土铺装层在大幅降温条件下产生的拉应力要明显大于日变化条件下的计算结果;由实测温度场得到的拉应力峰值出现在沥青混凝土铺装层表面;大幅降温引起的铺装层拉应力要大于车载作用下的计算结果;在沥青混凝土铺装层的设计中要重点考虑温度荷载的作用．     

不同基层开裂状态的沥青路面应力对比

为比较基层裂缝形态不同时,湿度和温度变化所引起的面层及基层内应力的变化情况,采用三维有限元方法建立了含不同深度、宽度与间距基层裂缝的路面模型,采用实测的基层有限元参数,分析处于不同开裂状态的水泥稳定碎石基层沥青路面在失水和降温时,基层内的最大应力与应力分布情况,以及对沥青面层的影响。分析结果表明:对于新铺筑的基层,因失水引起的收缩应力较温差的影响更为显著;其他条件一致时,基层模量为4000MPa左右时,对于减少基层开裂最有利;无论对于失水还是降温条件,各结构层自身的模量是影响其应力的最显著因素;基层与底基层间粘结不好时,面层底部的拉应力比层间完全连续时更大,基层裂缝更易反射至面层。     

压实石灰黄土力学特性试验

通过对公路上广泛使用的灰土比为10％(重量比)、压实度为95％的压实石灰黄土进行三轴试验，测得了不同围压下压实石灰黄土的应力-应变曲线、体积变形曲线及侧向变形曲线，获得了压实石灰黄土的初始切线模量、初始切线体积模量、初始泊松比、峰值强度、峰值应变、残余强度和抗剪强度参数等力学指标。结果分析证明邓肯-张模型不适用于压实石灰黄土。可以使用改进的Saenz公式来表示其应力-应变关系。     

平面二次包络环面蜗杆传动强度计算

为了简化平面二次包络环面蜗杆传动承载能力的计算方法,基于Hertz理论,应用线性回归法和插值法,推导了平面二次包络环面蜗杆传动接触强度计算公式;考虑齿间载荷分配系数的影响,修正了普通圆柱蜗杆传动弯曲强度计算公式;根据蜗杆副有限元网格模型,分析了轮齿应力分布.结果表明:解析式计算的平面二次包络环面蜗杆传动接触强度(弯曲强度)比有限元分析结果大6%~16%,满足工程使用的要求;蜗轮齿面接触应力沿接触线呈倾斜L型分布;蜗杆载荷从1 N.m增大至额定值时,5对齿啮合的最大齿间载荷分配从32.4%降至27.5%.     

预应力混凝土连续道岔梁桥温度效应分析

某在建十三跨预应力混凝土连续箱梁桥由于连续跨数多、超静定次数高、受温度影响显著,采用Mi-das/Civil软件对其梁体在温度梯度作用下应力分布进行分析,同时采用美国AASHTO规范中的分地区温度标准值进行对比分析.结果表明：截面的最大拉应力出现在箱梁顶板的底面位置且数值已远大于混凝土抗拉强度,设计中应采取措施预防裂缝的产生;大跨度高次超静定混凝土箱梁桥的温度敏感性更高,不同温度标准值下,桥梁温度应力差异明显;建议对温度标准值的取值采取按地区温度差异来选取,但可行性还待进一步检验.     

厚钢板对接焊缝残余应力的数值模拟

基于ABAQUS及其子程序DFLUX,采用热力间接耦合法,对不同厚度尺寸的Q345B厚钢板的对接焊缝进行了三维模拟分析,得到了焊接的温度场分布和最终焊接残余应力分布.结果表明：构件表面焊接残余应力大于中间面;表面纵向和横向残余应力都有一定的规律;对接焊缝沿纵向焊接残余应力随着板厚度的增加而增加,这种增加的趋势对厚度小于70 mm的钢板很明显,对70～80 mm的钢板不明显;而横向残余应力随钢板厚度的增加变化不显著.     

履带板加热器消除焊接残余应力的试验研究

测试了履带板加热过程中温度沿钢板厚度方向的分布，并用小孔释放法测试了补焊试板在焊态、经履带板加热以及炉内加热后残余应力的分布．结果表明，履带板加热时所需加热时间较长，但温度沿试板厚度方向梯度小，截面温度分布均匀；履带板加热器消除焊接残余应力效果与炉内加热相当．