基于灰色理论的带切口半圆弯曲试验数值分析

采用ANSYS建立三维有限元模型对半圆弯曲试验(SCB)进行数值模拟可以更好地评价沥青混合料的抗拉强度。为了明确SCB试验参数(试件厚度、切口宽度、切口深度以及支座间距)对SCB试件底部拉应力的影响程度,利用灰关联分析方法对各参数的影响程度进行定量分析,通过回归分析得到了带切口的SCB试件底部拉应力的计算公式。结果表明:对SCB试件底部拉应力影响程度依次为支座间距切口宽度试件厚度切口深度;回归公式的相对误差最大值为5.13%,公式精确度较高,满足实际工程要求。     

基于Abaqus沥青混合料SCB试验参数敏感性分析

为了分析半圆弯曲试验(SCB)对试件尺寸和加载条件的敏感性,设计正交试验,采用Abaqus软件建立半圆试件受力模型,分析试件厚度、切口深度、切口宽度、支点间距等因素对半圆试件抗拉应力的影响.试验结果表明:采用极差分析法和方差分析法分析带切缝的半圆弯曲试件拉应力敏感性,各因素对拉应力影响程度依次为支点间距＞切缝宽度＞试件厚度＞切缝深度.在进行半圆弯曲试验时,试件制作过程中要控制切缝宽度的影响,在加载过程中要控制好支点间距.试验最优参数为:试件厚度50mm,切缝深度和宽度分别为15、1.6 mm,支点间距与直径比为0.8.     

刻槽参数对刚柔复合式路面层间粘结强度的影响

为提高刚柔复合式路面层间粘结强度,针对界面刻槽处治技术,采用刻槽深度、刻槽宽度和刻槽间距三个控制参数,进行三因素四水平正交试验设计;对室内刚柔复合式试板的钻芯试件分别进行剪切与拉拔试验,研究不同刻槽参数组合对刚柔复合试件层间粘结强度的影响。试验结果表明:刻槽处治技术能显著提高刚柔复合试件的层间粘结强度;影响层间粘结强度的刻槽各因素主次顺序为刻槽宽度、刻槽深度和刻槽间距;最优参数组合为深度6 mm、宽度13 mm、间距16 mm,对抗剪强度和抗拉强度最大分别提高52.6%和87.7%;当刻槽宽度接近混合料最大粒径时,沥青混合料的骨料可以充分嵌入槽内形成紧密的结合面,有效增大粘结面积从而提升粘结强度。     

考虑界面状态的复合式路面层间黏结性能研究

针对复合式路面层间脱黏、耐久性较差等问题,考虑路面层间黏结状态,借助双层车辙板芯样试件的层间剪切与拉拔试验,分别研究了界面拉毛深度、拉毛宽度、拉毛间距3个指标对层间抗剪强度和拉拔强度的影响,并对比分析了界面拉毛技术与界面粗糙处理技术、未处理的优势。试验结果表明:与经过简单的界面粗糙处治相比,界面拉毛处治能显著提高刚柔复合式路面层间剪切与拉拔强度,分别达84.3%、132.8%;正交试验所得复合路面层间界面抗剪强度和拉拔强度的最优组合为拉毛深度10mm,宽度13mm,间距8mm,可为"白改黑"及复合式刚柔路面设计、施工和管理提供技术支撑,为道路工程改扩建及养护提供新视野。     

超服役周期沥青路面抗裂性能及疲劳性能评价

为解决传统四点弯曲疲劳试验所需试件尺寸较大、现场取芯对路面损坏较严重等问题,针对不同的横向裂缝间距,选取6个典型路段,引入半圆弯曲试验(SCB)开展沥青路面抗裂性能与疲劳性能研究。通过SCB劈裂试验和疲劳试验的结果发现:当横向裂缝间距小于100 m时,断裂能和横向裂缝间距的相关性系数R~2=0.984 4,故断裂能可以用来评价不同病害沥青路面的抗裂性能;基于疲劳寿命和应力幅(lg N_f-σ)的单对数线性回归能够更好地反映沥青路面的疲劳性能。     

国外SCB（半圆弯抗）试验方法在沥青混合料中的研究与应用

SCB试验方法原用于评价岩石的性能,后引入到沥青混合料研究中,采用SCB试验可以进行静态弯拉、静态断裂和动态疲劳等多种试验,由于试验装置简单,试件来源多样,越来越多的研究者开始关注并采用这一方法进行沥青混合料研究.该文主要介绍了SCB试验方法在国外的研究和应用.     

曲线螺旋桩竖向抗拔特性试验研究

曲线螺旋桩是一种新型的抗拔桩。目前,对曲线螺旋桩的抗拔特性还缺乏较为系统的研究,为此,基于室内模型试验,对直线型桩和不同螺旋宽度、厚度和间距的螺旋型桩的抗拔承载力进行了对比试验。结果表明:在同等位移限制条件下,螺旋桩极限抗拔承载力是直线型桩的1.38~2.14倍、螺旋宽度为15 mm是螺旋宽度为10 mm螺旋桩极限抗拔承载力的1.09倍、螺旋厚度为15 mm是螺旋厚度为10 mm螺旋桩的极限抗拔承载力的1.05倍、螺旋间距为50 mm是螺旋间距为100 mm螺旋桩的极限抗拔承载力的1.10倍。     

直投式SBP外加剂沥青混合料力学试验及三点弯曲破坏模拟分析

为了更好的研究一种新型直投式改性添加剂SBP对沥青混合料抗裂性能的影响,利用旋转压实仪得到马歇尔试件,通过对经过处理的半圆形试件的SCB试验,确定了矿料加热温度、拌和温度和压实温度。对不同类型的混合料进行室内劈裂试验,与普通沥青混合料类型相比,表明改性添加剂SBP能够提高沥青混合料的劈裂抗拉强度。利用粘聚带的双折线本构模型,采用有限元数值分析模拟出了SCB试验过程,得到了竖向位移和荷载变化的曲线,验证了改性添加剂SBP具有提高沥青混合料抗裂性能的能力。     

基于三维激光数据的水泥路面裂缝宽度检测可靠性研究

为研究三维激光点横向间距对水泥路面裂缝宽度检测结果的可靠性，文章采用室内三维激光检测系统，获取4组激光点横向间距为0.5 mm～1.5 mm的水泥混凝土裂缝试件高程数据，并建立三维模型，识别裂缝宽度并划分为3种分级水平，分析了激光横向点间距对不同严重等级裂缝宽度检测结果的可靠性及其误差变化规律。结果表明：随着激光点间距增加，裂缝宽度检测相对误差明显增大；而当裂缝宽度不断增大时，0.5 mm间距下重复检测结果的变异系数由2.62%降低至0.22%；裂缝宽度检测的绝对误差可能会高估病害严重程度等级，影响路面破损状况评价准确性。     

表层嵌贴CFRP板条-混凝土界面黏结性能的试验研究

通过34个表层嵌贴CFRP板条的混凝土棱柱试件的单剪试验,考察了混凝土强度、黏结长度、开槽宽度、槽壁厚度等因素作用下表层嵌贴CFRP板条的混凝土试件的破坏形式、黏结承载力和CFRP应变分布等性能,分析了上述因素对CFRP板条-混凝土界面黏结性能的影响.试验结果表明:嵌贴CFRP板条-混凝土间的黏结承载力随混凝土强度增大而提高;在界面极限荷载随黏结长度增加而增大,破坏形式由界面黏结破坏转变为CFRP拉断,未观察到有效黏结长度存在;剥离后黏结界面存在残余摩擦力,并与黏结长度近似线性相关;开槽宽度增大时试件黏结承载力有所提高,但未观察其到对界面黏结行为产生显著影响;槽壁厚度过小时试件黏结承载力下降,并发生界面黏结破坏或槽壁混凝土破坏,槽壁厚度超过40 mm后CFRP-混凝土界面黏结性能趋于稳定.     

钢纤维混凝土断裂性能的试验研究

钢纤维混凝土由于能有效地改善混凝土材料的力学性能,在道路工程中得到了较多的应用。文中对钢纤维混凝土在不同纤维含量、不同试件宽度以及不同初始裂缝深度下的断裂性能进行了试验研究。研究表明钢纤维混凝土的临界应力强度因子KIc和临界J-积分JIc与试件宽度无关,但随着初始裂缝深度的增加而减小。     

沥青混合料抗拉性能试验研究及力学特性分析

沥青混合料的抗拉性能是表征其低温与疲劳性能的重要指标。本文针对半圆弯曲试验(SCB)与劈裂试验(IDT)建立三维非线性有限元模型,对两种试验方法的受力特点与破坏模式进行数值模拟,并利用室内试验进行验证。结果表明:两试验中试件的力学响应规律明显不同;半圆弯曲试验试件主要承受拉应力,劈裂试验试件内出现压缩、拉伸、剪切多种受力模式交织现象;非轴对称受力时,劈裂试件的应力响应更为复杂,不能充分体现间接拉伸的目的。相比较而言,半圆弯曲试验更能模拟沥青混凝土路面的层底受拉状况。     

天津吹填泥浆成壳的监测与分析

为研究天津吹填泥浆成壳过程土体中的孔隙水压力与壳体沉降量的变化以及壳体厚度的形成,设计了六种不同的真空预压新型水平排水体。通过模拟试验发现,壳体的沉降量与壳体的厚度成正比,土体中负的超静孔隙水压力随着深度以及至排水板距离的增加而减小。土体中孔隙水压力、壳体沉降量以及壳体厚度均与排水路径有关。研究成果对于了解吹填泥浆成壳机理具有一定的指导意义。     

基于SCB试验的沥青混合料低温性能评价指标研究

研究沥青混合料低温性能评价指标与路面开裂状况之间关系，是合理确定沥青混合料低温性能评价标准的重要依据。为解决传统小梁弯曲试验同现场开裂相关度不高的问题，针对现场不同裂缝间距段落的芯样，引入半圆弯曲试验（SCB）开展混合料低温断裂与抽提沥青BBR试验研究，建立沥青路面开裂间距与沥青混合料断裂能、断裂韧性、劲度模量等指标的关系。从SCB与BBR对比试验可得出结论：改进后的SCB试验能真实反映吉林地区沥青路面实际低温开裂状况；提出了寒区沥青路面低温开裂判定标准；并通过断裂能及断裂韧性等指标的对比分析，提出采用SCB试验的断裂能作为混合料低温性能的评价指标更为合理。研究成果丰富了沥青混合料低温性能评价方法，为完善沥青路面低温抗裂设计提供了技术支撑。     

原位纳米SiO2防护剂对水泥砂浆防护效果的试验研究

为阻止空气中CO2渗入混凝土以提高其耐久性能,在试件表面采取涂刷由正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇和水配制成的纳米SiO2防护剂的方法,待充分反应后,测试试件吸水率和碳化深度并对试件横断面进行显微硬度检测。试验结果表明:1)不同配合比的防护剂均可降低砂浆吸水率和碳化深度,当防护剂配比为乙醇∶水∶TEOS=4∶1∶3时防护效果最明显,其中吸水率可降低73%,碳化深度至少降低50%;2)根据显微硬度以及碳化试验结果,试件表层硬度随着防护剂的渗入逐渐提高,其有效作用深度为1 mm-2 mm。结论是原位纳米SiO2防护剂可用于混凝土表层防护,可提高结构的耐久性。     

UHPC双向板抗冲切性能试验

为明确超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）双向板在局部荷载作用下的抗冲切性能,以UHPC强度、板厚、配筋率、局部加载面积和加载位置为试验参数,对9块四边简支UHPC双向板进行抗冲切破坏试验,分析UHPC双向板的冲切破坏机理和各试验参数对板抗冲切性能的影响规律。结果表明：试件均发生钢筋屈服后的冲切破坏,板底出现环形裂缝且板内形成冲切锥体;冲跨比小于7时,冲切破坏面倾角和名义抗冲切强度均随冲跨比增加而减小,而冲跨比大于7时,则其基本不变;UHPC强度等级从120 MPa提高到150 MPa时,板的抗冲切承载能力提高5.5%;当板厚由60 mm增加至80 mm和100 mm时,板的抗冲切承载能力分别提高69.7%和1.883倍;相较于1.31%配筋率的试件,2.57%配筋率的试件的抗冲切承载能力提高14.9%;与方形加载板边长为70 mm的试件相比,边长为90 mm试件的抗冲切承载能力提高9.8%;与中部加载试件相比,边部和角部加载试件的抗冲切承载能力分别提高15.3%和13.1%。为避免UHPC双向板发生钢筋网格内的冲切失效,板底受拉钢筋间距不应大于加载板边长与1.15倍有效板厚的和。基于试验结果和相关文献,评估了现有抗冲切承载力计算公式的适用性,并引入冲跨比考虑局部荷载偏置的影响,提出了适用范围更宽的UHPC板抗冲切承载能力计算公式。     

基于位移控制CFRP板新型锚具锚固性能研究

为探究通过位移控制施加预紧力的CFRP板锚具的锚固性能,明确静载作用下锚具的锚固效率及CFRP板的受力机理,对新型曲面夹持式锚具进行设计,锚具构件由钢制夹板以及限位板组成。夹板通过弧面设计避免端口效应产生的剪切破坏,通过改变限位板厚度,控制夹板挤压位移,以达到调控预紧力的目的。通过8组16次试件锚具静载试验,探究限位板厚度在1.65~2.00 mm,夹板挤压位移在0.30~0.65 mm时CFRP板的锚固效率、应变、变形量、相对滑移以及总位移。结合ANSYS有限元软件,对锚具在不同限位板厚度控制下CFRP板的张拉应力以及锚固效率进行分析,对锚具静载试验进行对比。研究结果表明：锚具静载试验,当夹板挤压位移在0.30~0.45 mm时,破坏形态为滑脱,达到0.5 mm时CFRP板发生纵向劈裂破坏;夹板横向两侧位移0.65 mm时,发生由横向两侧向中部的爆炸式破坏,最大试验锚固效率为89%;夹板挤压位移在0.3~0.65 mm时,CFRP板变形量为1.41~2.95 mm,滑移量在0.7~2.1 mm之间,总位移未超过4 mm,锚固性能越好滑移量越小;有限元模拟最大锚固效率为91%,CFRP板位移对比差值未超过5%。;由于CFRP板回缩及夹板变形带来一定的应力损失,损失大小建议取张拉应力的7.67%;试验同时发现,CFRP板为正交异性板,其横向宽度较大,张拉时受纵向剪应力影响比较大,因此设计时需尽量避免横向出现的挤压应力不均;对CFRP板纵向剪应力进行分析,得到主要影响参数夹板厚度的最优范围在35~40 mm之间。     

山区高填路堤强夯快速施工效果研究

依托十堰地区某山区一级公路项目,探索采用松铺层厚4.5 m+4000 kN·m强力夯实的快速施工方法,研究路堤强夯施工的有效加固深度影响范围、土体变形特征及加固效果。运用ABAQUS建立数值计算模型和现场反开挖的方法进行试验,发现数值模拟结果与现场实测数据吻合较好,能较好地反映夯击作用下土体的实际受力状态;土体在4000 kN·m夯击能作用下有效加固影响深度为7.4 m左右,锤间距（中心距）不宜大于5.0 m;而松铺4.5 m试验段部分压实度稍不理想,可在下一层施工时将上下两层夯点错开,以提高夯棱处的压实度。     

隧道健康判据试验研究

针对目前隧道健康诊断指标判据不统一的状况,采用室内相似模型试验,结合实际工程实例,对隧道支护结构衬砌减薄、衬砌背后存在不同尺寸空洞状态下围岩与支护结构的破坏规律以及围岩的极限承载能力进行研究。结果表明:隧道拱顶衬砌厚度和支护结构背后空洞深度对应的结构承载力曲线分别呈S型和反S型,根据速率变化可以将曲线划分为承载能力缓慢退化阶段、快速退化阶段和退化完成阶段,分别对应隧道的亚健康、病变和病危3个健康阶段;所给出的隧道衬砌厚度不足和背后空洞的单项指标健康判据是可靠的。