荷载形状对钢桥面铺装力学响应的影响

针对轮胎接地形状的不规则性,构造理想传力垫层、运用三维有限元接触分析方法分析了矩形、椭圆、长圆3种简化荷载形状在具有不同单轮横向宽度及两轮中心距时铺装层的力学响应。结果表明单轮横向宽度与两轮中心距对横向拉应变有较大影响,而矩形形状荷载计算结果较椭圆和长圆形状荷载小。与实测数据的对比分析表明:以往计算采用的单轮横向宽度偏小,长圆荷载的计算结果与实测值更接近,在用简化矩形均布荷载分析钢桥面铺装力学响应时,单轮横向宽度与两轮中心距应该尽量按实际情况选取,并进行荷载形状修正。     

沥青路面非均布荷载下层间接触条件不同时力学响应的三维有限元分析

轮胎与路面的接地形状呈较明显的矩形，且随着轮胎负荷及胎压的不同，对路面的作用力也发生不规则变化，呈现出非均匀分布。本文采用三维有限元分析方法，分析柔性基层和半刚性基层路面结构的层间接触条件不同时，在不同的车型荷栽及其不同的荷栽分布情形下路面结构应力响应的差异。分析结果显示，不同的层间接触条件会对沥青路面结构的力学响应产生很大的影响。     

正交异性钢桥面沥青混凝土铺装层荷载图式研究

钢桥面铺装荷载图式是钢桥面铺装力学分析的基础。利用三维有限元方法对265／70R19．5（11．00R20）轮胎与正交异性钢桥面铺装的接触过程进行了模拟，计算出了轮胎与铺装接触的平面分布以及接触区域内应力的分布特性。研究结果表明：轮胎与铺装接触区域的平面形状以及接触区域垂直应力分布等都随着汽车荷载的变化而变化；当汽车轴载超过100kN时，轮胎与铺装接触区域的平面形状近似为矩形；当轮胎作用于正交异性钢桥面U形加劲肋腹板顶面时，轮胎与铺装层接触区域的垂直应力横向分布接近于“凸”形，当轮胎作用域正交异性钢桥面板U加劲肋腹板之间时，接触区域的垂直应力横向分布接近于马鞍形。在钢桥面铺装力学分析时选用双矩形荷载能够较好的模拟轮胎与铺装接触平面的实际状况，而轮胎荷载的横向分布应该综合考虑轮胎作用最不利位置之后决定。     

基于纹理特征的钢桥面铺装层早期开裂机理研究

采用有限元计算分析方法研究基于纹理特征的钢桥面铺装层早期开裂机理。基于9种典型荷位建立有限元模型,对比计算了铺装层竖向位移、横向拉应力(变)峰值;同时,通过对轮胎施加不同胎压和载荷,分析两者对铺装层竖向位移和横向拉应力的影响规律,并与均布载荷下的计算结果进行对比。结果表明:最不利荷位为两横隔板跨中与U形肋边交叉处,与均布载荷作用下结论一致;胎压从0.4增大到1.05 MPa,铺装层横向拉应力峰值较均布载荷下计算结果增大-36%~110%;轴载从25增大到50.8kN,胎/桥接触模型计算得到的铺装层横向拉应力峰值比均布载荷下的计算结果增大7%~20%。     

正交异性钢桥面板第一体系受力状态对铺装层的影响

针对不同桥型主梁上正交异性钢桥面铺装层破坏的差异，采用预应力模拟正交异性钢桥面板的第一体系应力，用有限元方法计算作用有不同预应力水平的局部正交异性钢桥面系在标准轴载作用下的力学响应。得到了局部桥面系铺装层的各控制指标值分别随预应力水平的变化关系。结果表明，第一体系纵向正应力对铺装层表面最大纵向拉应变影响显著，第一体系横向正应力对铺装层表面最大横向拉应变影响较大，而第一体系应力状态对最大肋间相对挠度的影响很小、对层间最大剪应力基本没影响。     

大跨径钢箱梁桥面铺装动力响应分析

为了分析钢桥面铺装在动荷载作用下的力学变化规律，针对现有铺装层常见的脱层、滑移、开裂等破坏形式，研究了行车荷载的动力特性与形式，将车轮荷载模拟为移动恒载，选取了6种铺装结构和3种力学控制指标，建立了钢桥面铺装体系三维有限元模型，研究了在动荷载作用下铺装的动力响应，并与静力计算结果进行了对比，给出了最优的铺装结构形式。分析表明，钢桥面铺装的动力响应与静力响应有较大的不同；在动力荷载下，铺装层最不利受力荷位是横隔板跨中位置；铺装层最不利点位受拉情况类似于承受半正矢波荷载；静力分析在对层间剪应力计算时误差很大，在动力荷载作用下，铺装与钢板间会产生很大的层间剪应力，这是导致铺装出现脱层、滑移等病害的主要原因。     

非均布荷载下层间接触条件对桥面沥青铺装层的力学响应分析

通过三维有限元的计算方法，分析非均布荷载，层间接触条件不同时桥面铺装层内的力学响应差异，结果表明在铺装材料和结构的设计中需要考虑非均布荷载的影响。层间接触条件的变化将导致铺装层内的应力应变的重分布，使沥青铺装层处于极其不利的应力状态。     

实测轮胎荷载作用下层间接触条件对沥青路面力学响应的三维有限元分析

实际道路中层间接触状态非常复杂,层间接触状态对路面的使用性能有直接影响;并且轮胎与路面的接地形状随着轮胎负荷及胎压的不同呈现出明显的非均匀分布,路面结构内的力学响应也随之发生不规则变化。基于此,采用三维有限元方法,分析在实测轮胎荷载作用下,完全连续、基、面层间光滑两种层间接触状态时,柔性基层和半刚性基层路面力学响应的差异。分析结果表明,层间光滑时面层内的最大剪应力以及层底拉应变均明显增大,相应路面车辙和开裂的机率大大增加,因此必须高度重视层间处理工艺。     

水泥混凝土桥桥面沥青铺装层的有限元分析

桥面铺装问题解决的前提是明确铺装层结构的受力状态及特点。采用三维有限元分析方法,建立了完整的简支T梁混凝土桥,确定了临界荷位,分析了在非均布荷载作用下,不同沥青铺装层结构组合的力学响应。分析显示,当荷载完全作用于边梁一侧时,对铺装结构最为不利;非均布荷载对铺装层结构的力学响应有很大影响,凸型荷载产生的最大剪应力或是层间剪应力都明显大于凹型荷载产生的应力;铺装层间水平方向的相对滑移趋势随面层厚度的增大,显著减小;合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。     

基于ABQUS的钢桥面铺装层粘弹性响应分析

为了准确地分析钢桥面铺装层在荷载作用下粘弹性力学特性,基于大型通用有限元软件ABAQUS平台,建立钢桥面铺装体系有限元分析模型,对其在车轮荷载作用下的粘弹性力学响应进行求解.结果表明:最大横向拉应力出现在与荷载作用区域相邻U形加劲肋的铺装层顶面,最大挠度出现在车轮荷载所作用的中心点;同时由于沥青铺装层的蠕变和松弛特性,各种响应均随时间和温度的变化而呈现出较为复杂的变化趋势;随加载时间的延长,各响应逐渐趋于稳定.     

盾构法联络通道密封垫设计及防水试验研究

为探究适合盾构法联络通道工程的密封垫断面形式，以宁波市轨道交通3号线第1条盾构法联络通道为工程背景，针对遇水膨胀橡胶设计阴阳凹凸、圆形孔洞、梳形、矩形等4类断面。对各断面形式进行可行性分析，选取阴阳凹凸断面与矩形断面作为初选方案。利用Abaqus/Explicit计算模块对2种断面的接触应力进行有限元分析，通过设计“一”字缝耐水压力试验，验证数值模拟中接触应力较大的矩形断面的防水能力。研究表明： 1）数值模拟结果显示，接触面最大接触应力与平均接触应力均随着张开量的增加而减小； 同等张开量与错台量下，在压缩与膨胀2个阶段中，矩形断面的接触应力均大于阴阳凹凸断面，因此选取矩形断面作为备选方案。2）“一”字缝耐水压力试验结果表明，矩形断面密封垫保压48 h后耐水压力明显提升，且张开量越大耐水压力提升幅度越大。3）综合数值模拟与试验结果可知，该矩形断面密封垫满足0.6 MPa的防水要求。     

非均布移动荷载下含表面裂缝路面结构应力响应

采用移动加载的动载模型,考虑轮胎花纹形式,选用非均布轮胎荷载模式,建立三维有限元路面结构模型分析了非均布移动荷载作用下含表面纵向和横向裂缝路面结构的应力响应,以探求移动荷载作用下表面裂缝的开裂机理.采用空间有限元——时间差分法对问题进行数值求解.分析过程中对裂缝尖端网格局部进行加密处理,并用位移法求取裂缝尖端的应力强度...     

连续配筋混凝土路面表面裂缝影响因素的分析

为了研究带有横向裂缝的连续配筋混凝土路面在外荷载作用下,水平荷载、钢筋位置以及配筋率对路面裂缝开展的影响规律,该文运用有限元软件ANSYS建立连续配筋混凝土路面的三维模型,并应用断裂力学理论及奇异等参元法,对其路面的横向裂缝进行了数值分析,研究了裂缝尖端到钢筋层的距离、配筋位置、路面的水平荷载以及配筋率等参数对连续配筋混凝土路面面层裂缝尖端的应力强度因子影响规律,从理论上探讨了连续配筋水泥混凝土路面的工作机理。结果表明:水平荷载对连续配筋混凝土路面面层裂缝扩展有很大的影响,钢筋对不同位置的裂缝的抑制效果不同,适当增加配筋率能抑制连续配筋混凝土路面面层裂缝的开展。     

山区高速公路坡面荷载的动态效应与实测研究

为了获取公路陡坡路段荷载对路面结构的动态效应,为理论计算分析和试验分析提供可靠的参数,利用自主开发的轮胎对地压力动态分布实时测量装置,进行了不同车型、不同载重、不同车速和不同纵坡条件下坡面轮胎接地压力的动态测量,得出了不同速度下坡面轮胎接地压力的分布及其变化规律。结果表明,高速运动状态下,重载货车轮胎接地形状近似于矩形,车速越高接地形状接近矩形的相似程度愈高;随着车速提高,接地压力的分布形式从凸起型分布逐渐向鞍型分布演变,接地压力峰值逐渐减小;运动状态下,车辆轮胎接地压力在行进方向上呈半正弦波分布,在横向上表现为非均匀分布。     

基于视觉干预的高速公路行车轨迹横向分布方法的研究

由车辆荷载在道路横断面的不均匀分布引起的高速公路路面局部破坏是影响路面寿命的主要原因之一。根据行车视觉环境与驾驶员行为之间的关系,利用视觉干预的理念,采用不同道路交通标线的组合使车辆行驶轨迹横向偏移,轮迹横向偏移后,路面横断面内受力趋于均匀,延长了路面寿命。研究成果为路面养护管理提供一种新方法。     

沥青路面Top-Down开裂成因的有限元分析

源于路表面的轮迹带附近的纵向开裂(Top-Down开裂)是重交通沥青路面的主要损坏类型之一,也是国际沥青路面工程界对道路损坏研究的新热点。为此在实测轮胎接地压力的基础上,建立了路面结构的三维有限元模型,计算出4条实际道路的最大拉、剪应力值及其位置,绘制了它们的等值线图。对最大拉、剪应力位置与开裂现象,最大应力值与应力强度进行了比较和分析。分析结果表明,轮载下强大的剪应力是造成Top-Down开裂的主要原因。     

实测轻型货车轮载作用下沥青路面力学响应分析

作者利用自己实测的轮胎接地压力分布,用三维有限元方法分析了轻型货车不同轮胎,在不同胎压和不同负荷作用下,沥青路面结构层的力学响应。结果表明:实际的轮胎接地压力分布具有明显的非均匀性,且随轮胎的结构类型、花纹、胎压、负荷甚至使用年限的不同而有很大的差异。轻型货车对路面结构产生的应力响应不能忽视。     

轴重与胎压对半刚性基层沥青路面动力响应影响理论研究

采用多目标参数评价方法,分析了车辆轴重和胎压对路面结构动力响应的影响,建立移动荷载下粘弹性层状体系动力学模型。结果发现,路面结构动力响应随着轴重和胎压的增加而增加,轴重和胎压对路面结构的动力响应具有耦合性。0.7 MPa胎压下,轴重达到250 kN时,面层底部弯拉应变和土基顶部竖向压应变均小于永久性路面结构设计指标,可作为校核指标;面层底部水平剪应变远大于层底弯拉应变,可作为半刚性基层沥青路面动态设计的主要设计指标。因此,提高面层与基层之间的粘结强度是提高半刚性基层沥青路面结构使用寿命的关键。