机场水泥混凝土双层道面层间接触对加铺层性能的影响

运用有限元分析软件ANSYS对机场水泥混凝土双层道面在不同层间接触情况下加铺层的受力及变形规律进行了分析,并根据加铺层板底弯沉盆形状系数计算出层间结合系数。研究结果表明:结合系数能很好地反映双层道面之间的层间结合程度,当层间结合程度不良时会导致加铺层弯沉值及板底应力变大,且距飞机轮载越近,其影响程度越大。因此,在进行机场道面加铺层设计、施工时必须考虑层间接触对加铺层性能的影响。     

功能层水泥混凝土路面在多轴车辆作用下的拉应力特征

为分析多轴车辆荷载作用下功能层水泥混凝土路面的力学响应,建立了Winkler地基上的双层板模型,选取基-面层层间分离阶段的层间参数,比较了单轴双轮组、双轴双轮组车辆荷载以及温度荷载作用下沥青混凝土功能层设置与否对水稳基层水泥混凝土路面面层、基层层底拉应力的影响。结果表明:功能层的增设可有效降低面层层底拉应力,并对缓解基层层底拉应力有一定效果;功能层增设后,面层板中、板边的层底拉应力下降,板角处上升,但整板的最大层底拉应力明显下降;多轴车辆作用下功能层可促使面层层底拉应力分布趋于均匀,双轴双轮组下的层底最大拉应力反而低于单轴双轮组。     

FWD荷载作用下刚性路面弯沉的动力响应分析

对于Kelvin地基上的混凝土板,利用有限元软件ANSYS,建立了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下刚性路面的瞬态动力分析模型.通过改变地基阻尼系数和混凝土面板材料阻尼系数,研究路表弯沉的动力响应特征.探计了在不同的荷载频率作用下,路面弯沉峰值的变化规律,得出了刚性路面结构的临界频率.结果表明,阻尼系数越大,弯沉的峰值越小,而且路面阻尼较路基阻尼对弯沉峰值延迟效应更为明显;当加载频率高于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐减小;当加载频率低于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐增大,最后趋近于静力荷载作用下的弯沉值.     

移动荷载作用下公路隧道水泥路面结构力学分析

建立了公路隧道水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型,运用桥梁工程中影响线求法中移动布载方式模拟车辆荷载在路面上真实的运动情况。讨论了不同荷载速度、不同基层模量和基岩模量对轴载移动到板中时板顶最大竖向位移和板底最大拉应力的影响。通过比较动态荷载与静止荷载作用下板底拉应力值和板顶竖向位移值得出,对于公路隧道基岩强度比较大的情况,板底应力动载系数近似为0.5,路表弯沉动载系数近似为1.0。     

军用机场水泥混凝土道面结构参数变异性

机场水泥混凝土道面结构参数包括板厚、混凝土弯拉强度和弯拉弹性模量、地基反应模量。用钻孔取芯样测板厚,并加工成标准圆柱体试件做劈拉试验,根据试验结果计算出混凝土弯拉强度;用测得的动弯沉反算出地基反应模量。以一个机场的道面作为样本,经概率分布检验,板厚和混凝土弯拉强度符合正态分布;地基反映模量符合对数正态分布。在40多个机场实测道面参数的基础上,得到了所测机场道面结构参数的概率分布的均值和均方差,并确定了道面结构参数的变异范围。提出了各级机场水泥混凝土道面的目标可靠度的建议值,推荐了道面结构参数变异水平分级。     

高速公路服务区场坪承载力的三维有限元分析

针对导弹无依托发射的场坪承载力分析及选取问题,研究了基于高速公路服务区宽展水泥场坪的无依托发射阵地的可行性。为分析各因素对服务区场坪混凝土路面荷载应力的影响,基于发射车对地荷载特性,建立了三维有限元模型,通过对模型几何尺寸、边界条件和网格密度等进行系统分析,明确了阵地承载力各敏感参数对路面结构响应的影响规律。分析结果表明:刚性面板厚度对板底弯拉应力影响较为显著,板底弯拉应力随着面板模量的增大而增大,随基层顶面当量回弹模量的增大而减小,研究结论为选取和拓展导弹无依托发射阵地提供了技术支持。     

移动荷载下粘弹地基上刚性道面板弯沉求解

文中以一种更符合机场刚性道面实际情况的力学计算模型——移动荷载作用下粘弹性地基上无限大弹性薄板系统来研究道面弯沉的求解。应用线性系统的叠加原理和坐标变换,建立求解系统的动力响应广义积分公式,把运动荷载问题转化为获取位移脉冲响应函数。利用拉普拉斯和汉克尔变换求板在瞬时点源荷载作用下的解,再结合广义积分得到道面板在移动荷载作用下的弯沉解析解。     

基于弯拉应力等效的地基当量回弹模量

以往多层地基的顶面当量回弹模量大多是按弯沉等效得出的,该值对计算地基上面层或基层的弯拉应力是不适合的.为此,在弯沉等效的地基顶面当量回弹模量计算式的基础上,通过对荷载圆半径的修正,将弯沉等效转变为弯拉应力等效;进而,总结出了三层结构时单圆和双圆荷载的荷载圆半径修正系数回归公式,并拓展至多层结构;最后,通过工程实例证实,用弯沉等效的地基顶面当量回弹模量计算刚性或半刚性基层层底弯拉应力偏小13％～22％,而用弯拉应力等效的地基顶面当量回弹模量计算得到的基层层底弯拉应力与理论值的误差不超过1％.     

考虑层间接触的水泥路面温度应力分析

使用有限元软件建立文克勒地基上双层板模型,分析了水泥混凝土面层和基层之间竖向受拉刚度对温度翘曲应力的影响。进而对比了层间竖向连续和受拉脱离2种接触条件下,温度梯度、线膨胀系数、面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量、地基模量和面层板密度对温度翘曲应力的影响。     

基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响分析

基于有限元软件ABAQUS,建立沥青混凝土路面结构三维有限元模型,分析了基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响。揭示了基层厚度、基层模量和基层与面层或底基层接触条件变化,对路表弯沉、面层层底拉应力和基层层底拉应力等路面力学响应量的影响规律;结合正交试验,提出了在基层结构参数中,路表弯沉受基层厚度影响显著,面层层底拉应力受基层与面层之间的接触条件影响最为显著,基层层底拉应力受基层模量影响显著。     

多孔混凝土疲劳性能的研究

多孔混凝土作为路面的基层,和面层一起受到车辆荷载和温度的反复作用,结构设计中需考虑其疲劳性能。通过室内小梁弯拉疲劳试验,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出多孔混凝土疲劳寿命服从双参数威布尔分布,以此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程;分析了疲劳寿命变异性的影响因素及减小变异性的相应措施,比较得出其疲劳性能优于半刚性基层材料。利用得出的疲劳方程,建立了以多孔混凝土作为水泥混凝土路面下面层荷载应力计算的疲劳应力系数,以及作为沥青路面基层时,进行层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数,可用于路面结构计算。     

道路陡坡对水泥混凝土路面荷载应力的影响分析

以水泥混凝土路面结构为研究对象,采用三维有限元方法分析不同纵坡条件下路面结构在标准轴载作用下的应力变化。得出了板底弯拉应力、混凝土板最大主拉应力、层间剪应力与道路坡度之间的关系,探讨了水泥混凝土路面在纵坡地段的受力机理,为特殊地段路面结构设计提供参考。     

冲击荷载作用下不设搭板路桥过渡段的动力响应分析

针对桥头跳车引起的冲击荷载问题,运用有限元软件,对不设搭板的路桥过渡段在冲击荷载作用下动力响应进行分析,得到不同台阶高度、车速及轴重作用下不设搭板路桥过渡段的路表弯沉、基层底拉应力以及路基顶面压应变等力学响应值。结果表明:冲击荷载作用下路表弯沉、基层底拉应力及路基顶面压应变等指标均大于静载作用下的力学响应值,路面结构设计时,应在静载作用下路面力学响应值的基础上乘以相应的动载系数。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。     

斜向预应力混凝土路面数值模拟

为研究斜向施加预应力路面的受力特性,通过理论推导由斜向预应力产生的路面板内压应力计算公式,预应力筋的直径、布设角度和间距是影响板内应力的主要因素。建立力学模型,模拟分析预应力筋作用位置、布设间距和角度以及直径大小对路面板应力的影响,结果表明,斜向预应力混凝土路面的锚固区和板角部分区域出现拉应力,但混凝土不会出现开裂;预应力筋布置在1/2板厚偏下是合理的,此时板底压应力大于板顶部,路面板产生负弯矩;预应力布设角度建议范围为25＆#176;～45＆#176;;考虑到经济性和预应力筋张拉空间,建议预应力筋布设间距最小为0．5 m,预应力筋的布设间距也不能过大,过大易造成路面板应力分布不均匀;可通过调整预应力筋的直径,以得到合理的布设角度和间距。     

沥青混凝土路面多孔混凝土基层的疲劳性能

多孔混凝土作为沥青混凝土路面的基层时,和面层一起受到车辆荷载和温度的反复作用,结构设计中需考虑其疲劳性能。通过室内小梁弯拉疲劳试验,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出多孔混凝土疲劳寿命服从双参数威布尔分布,以此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程;分析了疲劳寿命变异性的影响因素及减小变异性的相应措施,比较得出其疲劳性能优于半刚性基层材料。利用得出的疲劳方程,建立了多孔混凝土作为沥青混凝土路面基层时,进行层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数,可用于路面结构计算。     

不同面层组合形式下灌入式复合路面力学特性研究

针对灌入式复合路面结构设计中所需的路面应力和变形等情况,研究结合弹性层状理论体系,采用ABAQUS软件建立了不同面层组合形式下灌入式复合路面的力学仿真模型,包括:上中面层同为改性沥青混凝土或者水泥砂浆灌入式混凝土、上面层改性沥青混凝土+中面层水泥砂浆灌入式混凝土、上面层水泥砂浆灌入式混凝土+中面层改性沥青混凝土等,仿真计算出不同结构类型路面的层底应力、应变和路表弯沉等力学指标.结果显示,与普通路面结构相比,当水泥砂浆灌入层同时作表面层和中面层时,其层底拉应力和路表弯沉分别减少25.7%和50.9%;水泥砂浆灌入层作中面层时,相关力学性能也优于普通路面结构;水泥砂浆灌入层作表面层时,最大拉应力的影响范围要大于普通路面结构.研究结果表明,表面层和中面层均采用水泥砂浆灌入层的结构力学性能最优,为最佳的设计方案;中面层采用水泥砂浆灌入层的结构次之,不推荐采用水泥砂浆灌入层单独作表面层的结构方案.      

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     

水泥对半刚性路面混凝土力学性能影响研究

针对水泥对半刚性路面混凝土力学性能的重要影响,按照混凝土力学性能试验方法,对半刚性路面混凝土抗压强度与模量、抗折强度与模量及劈裂抗拉强度等力学指标进行研究。结果表明,水泥用量的较小变化极大影响混凝土的力学性能。针对水泥的无机水硬性胶凝材料特点,通过微观试验,进一步解释了水泥在半刚性路面混凝土强度形成中的作用,并归结为4个方面。     

基于拓宽罩面刚性基层的路基差异沉降标准研究

针对水泥混凝土路面拓宽罩面结构的受力特征,通过现行设计规范对复合式路面疲劳应力进行了验算,采用有限元对碾压混凝土刚性基层因路基差异沉降引起的板顶横向和竖向应力分布进行了计算。结果表明,随着路基差异沉降量的增加板顶最大横向拉应力亦增大,为满足碾压混凝土3.5MPa设计弯拉强度的要求,新旧路基差异沉降量应控制在50mm范围内。