基于ABAQUS的检查井井周路面力学特征分析及病害防治研究

以天津市快速路为研究对象,运用ABAQUS有限元软件建立检查井井周路面结构有限元力学分析模型,分析了井周结构拉、压应力和剪应力的受力特点和变化规律,对防治检查井井周病害提出的4种混凝土钢筋骨架井圈做了可行性应力分析。研究结果显示:在汽车荷载驶入又离开检查井井周的过程中,检查井井周混凝土顶层压应力和底层拉应力都呈现先增后减的变化趋势;在混凝土井圈内设置一定数量等级的钢筋骨架,可以有效地帮助混凝土承担汽车荷载所造成的拉应力作用,避免底层拉应力破坏的现象发生,为检查井结构设计、井周病害防治以及施工提供了参考价值。     

交通荷载作用下检查井与土相互作用研究

长期以来城市道路检查井及其周边路面产生的沉陷、井周路面破损等病害,严重影响道路的平整性,进而影响行车的舒适性、安全性和交通流畅性。交通车辆荷载是车行道上检查井所受的主要活荷载,通过对交通荷载作用下检查井井壁侧向土压力、基础底面基底土压力等参数进行长期监测与现场车辆荷载试验分析,以探求井与土相互作用的传力机理,可为优化检查井设计、施工和养护提供依据。     

沥青混凝土路面车辙现象原因分析与技术对策

沥青混凝土路面结构层的设计理论是建立在弹性层状体系基础上,根据车辆荷载的反复作用下结构层材料疲劳破坏原理进行验算后,决定路面的厚度和使用年限。基于柔性路面结构层的设计方法,要求控制条件为实际弯沉值IS〈允许弯沉值1d;实际弯拉应力6m〈允许弯拉应力6R：     

水泥混凝土路面在车载和温度应力共同作用下有限元分析

车辆荷载与温度翘曲应力共同作用下,容易导致水泥混凝土路面产生疲劳破坏。本文利用大型有限元软件ANSYS对不同参数变化的混凝土路面进行有限元模拟计算,分析取不同板厚的条件下,车辆荷载与温度应力对水泥混凝土路面的影响,得出混凝土板在正温度梯度和车载共同作用时,在相同地基模量情况下,产生的板内纵向拉应力会随着混凝土板的长度与厚度的增大而增大。     

多锤头破碎机作用下的路面受力分析

碎石化技术是利用多锤头破碎机(MHB)对旧水泥路面进行改建的一种技术,采用ABAQUS有限元软件,对MHB作用下的路面进行受力分析,并分析了落锤高度、基层类型、垫层类型和路基模量对路面弯拉应力和弯沉的影响。研究结果表明:落锤高度对路面纵、横向弯拉应力均有较大程度的影响,基层类型、垫层类型和路基模量对路面横向弯拉应力影响较大,对路面纵向弯拉应力影响不大;MHB作用下,落锤高度、基层类型、垫层类型和路基模量均对板顶弯沉影响较大,实际施工中应根据路面和路基情况选择合适的落锤高度。     

水泥砼路面早期破坏的力学机理研究

用有限元方法分析了不同结构和不同材料强度的多种路面结构 ,在荷载作用下砼板中的应力变化 ,以探讨引起砼路面破坏的力学机理和因素 ,其结果表明 :各结构层的强度和厚度达不到设计要求 ,将引起砼路面板的应力显著变化 ,结构不合理和施工质量差是引起水泥砼路面早期破坏的两大主要因素 ,并提出了避免水泥砼路面早期破坏的措施     

城市道路检查井井周路面破坏机理

为研究城市道路检查井井周路面破坏机理,在路面病害调查的基础上,考虑井盖的振动和变形,建立车-井盖耦合振动模型,分析车辆动载特性,建立检查井及井周路面结构模型,计算车辆荷载作用下井周路面力学响应,探究其破坏机理.结果表明:井周路面破坏失效半径一般在1.2 m以内;检查井沉降量主要分布于0～10 mm,检查井不均匀沉降导致的坡度变化主要分布于-1％～1％;井周路面最大间隙值为35 mm,常规路面最大间隙值均在5 mm以内,井周路面平整度明显比常规路面差得多;车辆经过井周路面时动载特性明显,可达静载的1.29倍;车速、检查井沉降量、井周路面平整度、检查井不均匀沉降及井周路基、路面压实不足等因素均对车辆荷载作用下井周路面的破坏有较大影响.     

水泥砼路面早期破坏的力学机理研究

用有限元方法分析了不同结构和不同材料强度的多种路面结构，在荷载作用下砼板中的应力变化，以探讨引起砼路面破坏的力学机理和因素。其结果表明：各结构层的强度和厚度达不到设计要求，将引起砼路面板的应力显著变化，结构不合理和施工质量差异是引起水泥砼路面早期破坏的两大主要因素，并提出了避免水泥砼路面早期破坏的措施。     

PC连续刚构桥运营阶段箱梁开裂机理及预防措施

从温度应力、车辆荷载、砼容许主拉应力、砼疲劳、预应力损失等方面,对PC连续刚构桥在运营阶段出现的腹板斜裂缝进行了具体分析,结论是:容许主拉应力偏大、温度梯度选择不当、温度荷载及车辆荷载共同作用下的砼疲劳效应是箱梁腹板斜裂缝产生的主要原因;提出了预防开裂的措施:设计时选择适当的温度梯度;用防锈涂料对钢绞线进行防锈处理以防止因孔洞渗水对钢绞线产生的锈蚀;在各跨箱梁腹板的1/4L~3/4L之间的砼用钢纤维砼浇筑.     

PC连续刚构桥运营阶段箱梁开裂机理及预防措施

从温度应力、车辆荷载、砼容许主拉应力、砼疲劳、预应力损失等方面,对PC连续刚构桥在运营阶段出现的腹板斜裂缝进行了具体分析,结论是:容许主拉应力偏大、温度梯度选择不当、温度荷载及车辆荷载共同作用下的砼疲劳效应是箱梁腹板斜裂缝产生的主要原因;提出了预防开裂的措施:设计时选择适当的温度梯度;用防锈涂料对钢绞线进行防锈处理以防止因孔洞渗水对钢绞线产生的锈蚀;在各跨箱梁腹板的1/4L~3/4L之间的砼用钢纤维砼浇筑.     

钢桥桥面铺装层间剪应力影响因素及简化计算

为了减小钢桥桥面铺装层间剪应力,建立桥面系三维有限元计算模型,分析了不同荷位、钢板厚度、U肋开口宽度、铺装厚度、铺装模量、层间接触条件以及轴载大小对铺装层间纵横向剪应力的影响,推导了实用的应力简化计算公式。研究发现桥面板不均匀变形使得铺装层间剪应力远大于同条件下的路面结构;影响显著的因素依次为轴载大小、钢板厚度、U肋开口宽度以及铺装参数;层间完全光滑有利于抗剪,但降低了桥面系整体刚度;控制重载,加强桥面系刚度与选择柔性层间粘结材料是减小层间剪应力的有效措施。     

沥青混凝土桥面铺装早期病害问题的分析

钢筋混凝土桥面沥青混凝土铺装结构的早期破坏已成为影响高速公路使用性能和诱发交通事故的原因之一,造成钢筋混凝土桥面沥青混凝土铺装结构的早期破坏的原因是多方面的,本文从设计、铺装结构、材料、施工及气候等方面进行了分析,并提出了相应的处理措施。     

军用机场沥青混凝土道面设计方法

为了合理设计军用机场沥青混凝土道面,以设计飞机作为计算荷载,按照疲劳等效原理,分析了不同飞机之间的交通量换算关系,根据军用机场道面使用特点、组成结构材料特性和损坏现象,采用面层、基层、底基层底部的拉应力和面层的剪应力作为结构设计指标,应用弹性层状体系理论设计了军用机场沥青混凝土道面。在H-6、MD-82和B727-100组成的混合交通中,分别用H-6和MD-82作为设计飞机,采用道面结构设计程序Pave2000进行结构层厚度计算。计算结果表明,以H-6为设计飞机,下基层设计厚度为34 cm,以MD-82为设计飞机,下基层设计厚度为33 cm,两者相对误差仅为3.03%,说明此设计方法是正确的。     

Mechanical properties of asphalt pavement structure in highway tunnel

A linear full 3D finite element method （FEM） was performed in order to present the key design parameters of highway tunnel asphalt pavement under double-wheel load on rectangular loaded area considering horizontal contact stress induced by the acceleration/deceleration of vehicles. The key design parameters are the maximum horizontal tensile stresses at the surface of the asphalt layer, the maximum horizontal tensile stresses at the bottom of the asphalt layer and the maximum vertical shear stresses at the surface of the asphalt layer were calculated. The influencing factors such as double-wheel weight; asphalt layer thickness; base course stiffness modulus and thickness; and the contact conditions among the structure layers on these key design parameters were also examined separately to propose construction procedures of highway tunnel asphalt pavement.     

黏聚区模型在沥青路面反射裂缝模拟中的应用

结合ABAQUS有限元软件, 分析了基于牵引力-分离法则的三维黏结单元本构模型与参数; 通过对单一黏结单元施加位移荷载, 对比了不同初始损伤与完全失效准则组合下, 加载过程中单元应力、位移和应变能的理论计算结果与数值模拟结果, 以验证黏结单元的可靠性; 将黏结单元布设在开裂基层上方沥青面层可能发生反射开裂的部位, 应用黏聚区模型模拟裂缝的发展过程, 研究了黏结单元参数和面层厚度对裂缝扩展的影响。分析结果表明: 当黏结层刚度由40GN·m-3下降到20GN·m-3时, 单侧荷载与对称荷载作用下黏结层中分离位移的比值由1.52增大到13.52, 单侧荷载作用下黏结层中剪切位移与张开位移的比值由1.52增大到11.32, 说明当潜在裂缝扩展区刚度降低时, 沥青层易于产生Ⅱ型剪切裂缝; 在交通荷载作用下, 沥青面层损伤开裂的路径为首先沥青面层底部发生损伤并向上发展, 随后路表轮载作用处附近发生损伤并向下发展, 在损伤贯穿沥青面层后, 潜在裂缝扩展区刚度的继续下降将使损伤沿道路横向继续扩展; 在面层厚度以2cm的梯度由16cm增加到22cm的过程中, 黏结层中分离位移分别降低了32.31%、15.22%、9.63%, 剪切位移与张开位移的比值由3.24降低到1.10, 说明增加面层厚度能有效延缓反射裂缝的扩展, 但此延缓效果随着面层厚度的增加而减弱, 并且使得面层反射开裂类型由Ⅱ型剪切型开裂逐渐趋于Ⅰ、Ⅱ型混合模式开裂。      

重载交通对路面结构力学的影响分析

重载交通造成了沥青混凝土路面早期损坏.选用我国典型路面结构,使用BISAR 3.0软件,对不同轴载作用下路面结构力学进行分析.结果表明:轴载变化对沥青路面结构各个结构层的影响都较大,会使沥青路面产生失稳型车辙.     

沥青路面基层与面层局部粘结失效的受力分析

采用ANSYS通用计算软件,考虑不同的粘结状态,对沥青路面基层和面层间局部粘结状态变化时,各层底面的最大主应力和最大剪应力的变化情况进行计算。结果表明:当车轮荷载作用在粘结状态变化区域时,上面层和下面层底面的最大主拉应力随粘结的失效显著增加,中面层底面的最大主拉应力和各层底面的最大剪应力受粘结状态变化的影响较小;当车轮荷载作用在粘结状态完好区域边缘时,各面层底面将产生较大的剪应力,但最大剪应力受粘结状态变化的影响较小。     

密实骨架型矿料级配的组成设计分析

矿料的配级类型是保证公路路面质量的关键性因素,它可以保证路面在承受和传递行车荷载作用时,充分发挥沥青混凝土性能,并提高路面的抗压、抗弯、抗磨和高稳定的特性,从而提高混凝土路面的使用寿命.     

基于交通流荷载的高速公路沥青路面使用寿命分析

为探求交通流荷载下高速公路沥青路面的使用寿命,采用层状体系理论,建立ANSYS 3-D有限元粘弹性路面结构模型;根据损伤力学理论研究单轴载通过时由沥青层底部的最大拉伸应变造成的路面破坏;再由Miner's线性累积损伤理论得到在实际车流荷载作用下沥青路面发生一定破坏程度时的使用寿命.计算结果表明,研究路段的沥青破坏路面等...     

沥青路面基层与面层局部粘结失效的受力分析

采用ANSYS通用计算软件,考虑不同的粘结状态,对沥青路面基层和面层间局部粘结状态变化时,各层底面的最大主应力和最大剪应力的变化情况进行计算。结果表明:当车轮荷载作用在粘结状态变化区域时,上面层和下面层底面的最大主拉应力随粘结的失效显著增加,中面层底面的最大主拉应力和各层底面的最大剪应力受粘结状态变化的影响较小;当车轮荷载作用在粘结状态完好区域边缘时,各面层底面将产生较大的剪应力,但最大剪应力受粘结状态变化的影响较小。