基于格子Boltzmann法的透水沥青路面材料水渗流模拟

为了研究水在透水沥青路面材料空隙渗流问题,应用格子Boltzmann方法(LBM),建立了二维模型,从空隙尺度模拟了由3种不同的形状(圆形、椭圆形和矩形)颗粒组成的人工多孔介质中的流体流动。研究了透水沥青路面材料的结构特征和水力学特征,以及无量纲渗透率与空隙率、形状(圆形、椭圆形和矩形)及高宽比(椭圆的长短轴之比、矩形的长宽比)之间的关系。结果表明:椭圆形状的多孔介质无量纲渗透率最大,而圆形的渗透率最小,矩形形状的多孔介质渗透率介于两者之间。当空隙率较低的情况下,空隙率对无量纲渗透率影响较小;当空隙率增大到某一值时,空隙率对渗透率的影响明显。对于椭圆形状的人工多孔介质,在相同空隙率情况下,无量纲的渗透率大致与椭圆形状的长短轴之比近似为线性关系。格子Boltzmann方法从微观机理上揭示了动水在透水沥青路面内部的输运规律,而且与传统的计算流体力学方法相比,处理复杂的边界条件比较容易,并行计算性能良好。研究成果为格子算法在相应领域应用提供了理论与实践依据。     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力与参数分析

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁均出现裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据索塔锚固区的变形协调关系,分别对矩形和圆形索塔的斜拉索水平分力在钢锚箱与混凝土塔壁之间的分配比例、外端壁和内侧壁的混凝土应力进行理论分析,理论分析结果与试验结果吻合.对矩形和圆形索塔的水平力分配比例和混凝土应力进行参数影响分析,分析结果表明调整索塔长宽比、塔壁厚度比、钢锚箱拉板面积等能改善塔壁混凝土的受力.对相当规模的内置式钢锚箱圆形和矩形索塔锚固区的结构受力性能进行对比分析,结果表明矩形索塔略优于圆形索塔.建议采取措施改善混凝土外端壁局部受力状况.     

无铰钢管混凝土拱桥增跨顶升关键技术

为满足交通需求,厦门市某无铰钢管混凝土拱桥桥下道路需从双向6车道拓宽至双向10车道,相应需对原拱桥进行顶升增跨改造。改造需将原拱桥整体提升1.7 m,跨径由43.2 m增加至46 m。改造时首先在原结构上张拉临时系杆,使桥梁由无铰拱变为系杆拱,然后进行拱脚切割、顶升增跨施工,最终形成新的无铰钢管混凝土拱桥并解除临时系杆。为确保各施工阶段结构的安全,采用ANSYS建立拱桥有限元模型,对施工全过程进行仿真分析及位移和应力监测。仿真分析及监测结果表明,结构实际位移及受力与理论分析结果吻合较好;改造全过程中结构位移及受力的变化均在合理范围,不影响改造后的使用安全。     

聚合物骨架空隙混凝土细观模型及结合料的受力分析

基于聚合物骨架空隙混凝土的力学性能在很大程度上依赖于结合材料的力学性能,运用有限元计算方法研究结合料的性能和其厚度对聚合物骨架空隙混凝土的影响,可以减少试验工作量、优化聚合物骨架空隙混凝土材料的配比设计。有限元计算时,针对聚合物骨架空隙混凝土"弹性结合料+骨料+空隙"的构造特点,细观计算模型中考虑了混凝土内部的构造空隙;针对结合料厚度较小的特点,采用了细观单元建模,材料参数取值采用了试验结果的代表值。结果表明,计算值和试验值吻合较好,说明细观模型能够较好模拟弹性聚合物骨架空隙混凝土的力学特性;聚合物骨架空隙混凝土采用较厚的聚合物水泥结合料对聚合物骨架空隙混凝土材料的整体受力有利。     

基于改进测试方法的透水沥青混合料空隙阻塞试验研究

为研究透水沥青混凝土路面服役过程的空隙阻塞行为,针对透水沥青混合料车辙试件的优点和特性,自制常水头竖向渗透系数测定装置测定透水沥青混合料在径流雨水作用下的渗透系数,绘制归一化时程曲线分析其空隙阻塞效应。结果表明,透水沥青混合料的空隙阻塞过程由"快速阻塞"、"阻塞部分恢复"和"渐进阻塞"三阶段组成,空隙衰减曲线对透水沥青路面空隙阻塞程度的预估、路面清洗时间节点的确定具有一定的指导意义。     

基于灰色关联分析法的道路透水混凝土宏观性能影响因素研究

为了探究影响道路透水混凝土宏观性能的主要因素，选用目标孔隙率、水胶比、集料级配以及粉煤灰掺量作为因素，设计了四因素三水平的正交试验方案，采用灰色关联分析法对试验结果进行分析，得到影响道路透水混凝土强度及透水性的主要影响因素，并进行试验数据的回归分析。结果表明:水胶比和目标孔隙率是影响透水混凝土宏观性能的最主要因素，随着透水混凝土水灰比的增大，透水混凝土强度先增大后降低、透水系数不断降低；透水混凝土目标孔隙越大，透水系数、强度越低；透水混凝土的透水系数与目标孔隙率、水胶比之间存在较好的线性关系，线性相关系数达到0.989。     

铺装层工作机理的模型试验分析

为了研究混凝土桥面铺装层对桥梁结构校验系数的影响,以简支混凝土空心板室内缩尺模型为对象,在不同试验工况下,测试并得到了空心板的应变、挠度值,然后通过理论分析分别研究了桥面不参与受力、全部参与受力、部分参与受力等多种情况下的空心板的理论值,并将其与试验测试值进行对比分析,结果发现在模型桥梁中有约2/3的桥面铺装层参与了结构的整体受力。表明桥面铺装层对空心板的校验系数影响显著,其结论可为梁桥荷载试验中校验系数的取值范围提供理论依据。     

海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应分析

为了分析海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应，运用有限元软件ANSYS建立三维有限元路面模型，计算在车辆荷载作用下各结构层力学指标的变化规律。结果表明:在设有透水沥青混合料功能层的透水水泥混凝土路面中，功能层对多孔混凝土层层底拉应力折减作用比较小；表层排水型透水水泥混凝土路面中水泥混凝土层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素；基层储排水型透水水泥混凝土路面多孔混凝土基层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素；全透型透水水泥混凝土宜采用低模量高厚度设计，用于低承载道路。采用均匀设计法，通过回归分析得到透     

梅溪河大桥索塔锚固区应力分析

文章应用大型通用有限元程序Ansys对梅溪河大桥箱形主塔进行了索塔锚固区应力分析,采用混凝土单元Solid65和杆单元Link8分别模拟塔体和环向预应力钢束,并按实际结构形状真实地建立了索塔锚固区的受力模型,根据索塔受力的实际工况,给出结构特征点处的应力值,为设计和施工提供参考。     

梅溪河大桥索梁锚固区应力分析

采用大型通用有限元程序Ansys对梅溪河大桥双主肋形主梁进行了索梁锚固区应力分析,采用混凝土单元Solid65和杆单元Link8分别模拟主梁和纵横向预应力钢束,并按实际结构形状真实地建立了索梁锚固区的受力模型,根据主梁受力的实际工况,给出结构特征点处的应力值,为设计和施工提供参考.     

大跨度钢—混组合梁桥剪力群钉受力分析研究

组合梁仿真分析时将多个剪力钉简化成一个等效剪力群钉进行模拟,不能准确得到每个剪力钉的受力情况.为解决此问题,根据实桥集束式剪力钉布置方式制作剪力群钉推出试件,并进行推出试验,得知群钉中最不利的单个剪力钉承担了32％～37％的总剪力(平均值仅为25％);由大跨度组合箱梁整体模型计算得到剪力群钉受力均值、钢-混凝土相对位移及钢梁与混凝土桥面板的受力状况;根据剪力群钉荷载分配比例对组合梁整体计算得到的剪力钉计算结果进行修正.结果表明,将剪力群钉受力均值换算得到剪力钉受力极值的方法,可实现对大跨度组合梁及其剪力钉的精确仿真分析.     

基于力学分析的透水沥青路面结构设计

基于国内常用的透水路面结构形式,采用BISAR软件建立模型,分析各结构层厚度和模量对路面结构的路表弯沉、土基顶面的压应变、OGFC层底拉应力和ATPB层底拉应力的影响,分析结果表明:在透水路面采用增加结构层厚度来提高透水性能的策略中,增大面层厚度对路面结构整体是有益的,但增加基层厚度对路面结构受力不仅无益,反而有害。路面结构长期被水浸泡后,结构层的模量会降低,这对路面结构整体受力不利,尤其是上面层模量的降低。因此,在透水路面材料设计中,在满足透水性能要求的前提下,应优化上面层材料的级配组成设计,提高混合料的模量。     

广珠线西江特大桥主桥索塔锚固区局部应力分析

混凝土斜拉桥索塔锚固区同时存在环向预应力和斜向拉索力的共同作用,处于空间三维应力状态,构造和受力状态都十分复杂.为揭示该区域的受力特性,以广珠线西江特大桥主桥为背景,运用有限元方法对索塔锚固区进行了空间应力分析,介绍了模型中斜拉索力、预应力、边界条件模拟的方法,给出了结构特征点处的应力值.结果表明该模型受力合理,计算方法可为同类型斜拉桥索塔锚固区的受力分析提供借鉴.     

基于子模型法的异形拱桥三角区应力分析

为掌握运营状态下异形钢管混凝土系杆拱桥复杂受力区的应力水平及分布,应用子模型法对某异形拱桥三角区进行了精细模拟与分析。结合静载试验,分析了不同荷载工况下大桥复杂受力区的应力水平与分布特点。分析结果表明:大桥拱脚三角区结构受力复杂,偏载作用比对称加载时更不利。偏载作用时产生的扭矩对三角区结构受力状态影响大。子模型法计算结果准确可靠,能够真实反映各种工况下的拱脚三角区的受力状态,是分析异形拱桥复杂结构区应力水平及其分布的有效方法。本文的计算分析结果可以为大桥安全监测系统设计与结构安全性分析评估提供依据。     

新南孟溪大桥施工控制的仿真分析

各种大跨径桥梁的迅速发展使得对施工过程的仿真分析和控制日益重要。新南孟溪大桥主桥为大跨度预应力混凝土连续刚构桥,以其为背景建立了有限元模型,分析了悬臂施工中影响预拱度的各项因素,通过合理的计算方法和理论分析确定了桥梁施工过程中在受力和变形方面的工作状态,使施工过程中各个节段梁体的立模标高得到有效的控制,从而也为类似结构桥梁的施工控制分析提供了参考。     

多因素影响下混凝土碳化实用随机概率模型研究

在已有碳化模型的基础上,利用大量工程实测结果和现有研究成果,考虑混凝土碳化过程的随机性,建立了包括结构受力状态、环境温度、湿度、混凝土质量和CO2浓度影响的预测混凝土碳化深度的随机概率模型。最后,通过工程实测数据对模型进行了验证分析。     

混凝土桥面沥青铺装层受力敏感性分析

针对混凝土桥面沥青铺装层,进行铺装层沥青混凝土的受力分析,包括铺装层的粘结层结构状态、水平作用力、温度、超载的敏感性分析。同时为了明确对铺装层沥青混凝土的性能要求,把铺装层的受力状态与普通路面结构的受力状态进行对比分析,分析结果表明粘结层结构状态、水平作用力、温度及超载对铺装层受力状态有显著影响,桥面铺装受力情况比路面面层结构不利,因此应提高桥面铺装沥青混凝土的性能,尤其是沥青混凝土的抗疲劳性。     

碰撞荷载下钢筋混凝土动力本构模型研究

为了得到结构在动荷载下的真实响应,需要以合理的动力本构模型为依据,进行非线性有限元分析。首先介绍了用于船舶撞击桥梁的几种使用较多的混凝土动力本构模型:钢筋混凝土损伤模型、弹塑性帽盖模型、TCK模型、RHT模型、HJC模型;然后采用LS-DYNA软件进行了2组仿真分析:刚性小球与混凝土靶墙碰撞试验和重锤与钢筋混凝土梁碰撞试验;针对上述各种混凝土动力本构模型分别进行试验仿真,并将计算得出的动态撞击力-时间曲线和位移-时间曲线与试验数据进行了对比分析,发现钢筋混凝土损伤模型对结构裂缝发展和混凝土损伤变化的仿真更接近试验结果,更准确地考虑了构件配筋率对撞击力的影响。在此基础上,对钢筋混凝土损伤本构关系进行了参数敏感性分析,并提出了考虑多种影响因素的撞击力公式。研究结果表明:最大撞击力随着配筋率和钢筋屈服强度的增加而增大,在船-桥碰撞分析中应考虑其影响。     

预应力连续刚构桥在新旧规范车载作用下的有限元静力分析

根据某大跨连续刚构箱梁桥的构造特征和设计特点,在有限元(FEM)理论的基础上建立了计算机三维有限元模型,应用实体建模能更好地模拟混凝土结构局部受力性能,结合杆件单元分析了预应力钢筋和混凝土的整体受力特性。同时通过对比JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》和JTJ 021-89《公路桥涵设计通用规范》中关于车载的修改部分,对预应力混凝土连续刚构桥的空间受力特性进行分析,结合计算机仿真模拟,得出新旧规范车载的变化对连续刚构桥梁设计计算的影响,以期能为设计、施工提供合理的理论依据和修正参考。     

基于Pro/E和ADAMS的自卸系统仿真及车厢受力分析

建立了某重型自卸车自卸系统虚拟样机模型,并进行了动力学仿真分析,根据所获得的仿真特性曲线校验所建样机模型的合理性,验证了所建样机的运动学和动力学特性与实际自卸系统相符;通过分析车厢在卸载工况下各关键点的受力曲线,得到车厢的最大受力值和受力时刻,为车厢的受力分析和结构的优化设计提供理论依据。