随机荷载作用下沥青路面应力应变分析

应用有限元软件ABAQUS建立轮胎/路面结构模型,研究轮胎与路面的接触印迹及随机荷载下沥青路面三维结构应力、应变变化特征。结果表明:沥青路面竖向、横向、纵向应力应变随荷载的非线性增加而非线性增加,随路面深度增加应力应变逐渐减小,在沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中现象。在荷载作用分析点,竖向、横向及纵向应力最大应力值出现在上面层,竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向和横向应变最大值出现在上面层,纵向应变最大值出现在上-中面层,纵向方向反复的拉压变形,可能是导致路面轮迹带材料产生疲劳损坏的原因。沥青路面结构应力应变受温度变化、荷载等多种因素影响,残余应变恢复时间延迟体现沥青材料的黏弹性特征。     

橡胶沥青应力吸收层作用机理的研究

为了防止反射裂缝,用橡胶沥青作为应力吸收层,建立有限元模型,分析层间接触的应力吸收层荷载应力、沥青加铺层厚度变化对应力吸收层荷载应力的影响,应力吸收层厚度、模量变化对荷载应力的影响。研究表明:在加铺层结构中的关键层采用橡胶沥青是非常有必要的。     

独塔斜拉桥新旧公路桥梁规范作用效应对比分析

以广东省佛山市三水大桥为工程实例建立有限元模型,分别计算其在新旧《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89、JTG D60-2015)的活载、温度梯度、收缩徐变等影响下的应力,对比分析在新旧桥梁规范下该桥主梁、主塔、斜拉索的应力差异和作用效应组合应力的差异。结果显示,按JTG D60-2015计算,该桥最不利荷载组合应力、主梁上缘压应力、主塔压应力和斜拉索拉应力都明显增大,对主梁下缘应力的影响最大,达151.75%,主梁压应力和主塔压应力皆不满足新规范的要求。     

离心压气机叶轮多场载荷与应力分析

建立了流固耦合计算模型,研究了离心压气机叶轮的离心载荷、热载荷、气动载荷及相应的应力.针对有蜗壳的整周离心压气机模型,采用单向稳态流固耦合的方法,分析了气动载荷、热载荷和相应的应力在周向上的不均匀性,讨论了柱坐标系下叶轮各部位主要的应力分量以及应力形成机理,定量分析了各场应力的占比,最后对比了多工况下各场应力比例关系.结果表明:气动载荷及应力在周向上的不均匀性较大,压力面正对蜗舌的叶片气动应力较大,且沿逆旋转方向叶片的气动应力不断减小;不同载荷作用下,叶轮各部位的主要应力分量有所不同;不同工况下,各场应力占比基本一致,离心应力均占据主导地位,其次为热应力,气动载荷的影响最小.     

环氧树脂-混凝土叠合结构的热应力分析

为解决环氧树脂-混凝土叠合结构在温度变化时因两种材料变形不协调而造成结构破坏的问题,进行了环氧树脂-混凝土叠合结构的热应力研究,对结构在环氧树脂固化阶段、养护阶段、后固化阶段和使用阶段进行应力分析,提出各阶段环氧树脂中存在的热应力有收缩应力、固化应力、后固化应力和温度应力,给出了这些应力的计算公式,并进行了有限元计算和试验验证,结果表明:(1)从环氧树脂浇注到混凝土上那一刻开始,就会由于树脂的固化反应、以及温度的变化而在体系内部产生应力,主要包含收缩应力、固化应力、后固化应力、温度应力;(2)较小的弹性模量能有效降低环氧树脂-混凝土叠合结构的固化应力、后固化应力和温度应力,但常温下表现为低弹性模量的环氧树脂在低温时其弹性模量会急剧上升,有时会增加几十倍,大大增加了低温时的温度应力;(3)常温养护时,高温后固化的环氧树脂-混凝土叠合结构的内应力变化比较复杂,因高温后固化会降低环氧树脂的线性热膨胀系数,增加其弹性模量以及热变形温度,同时也会产生固化收缩,最终应力累积的计算需要大量试验数据;(4)环氧树脂最大平均弹性模量为131.9 MPa(20℃至-20℃的平均弹性模量,环氧树脂线胀系数取100×10~(-6)(m·m~(-1))/℃)时,可通过ASTM C884中相容性试验测试。     

CFRP筋在活性粉末混凝土中的粘结应力分布

通过试验研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)筋在活性粉末混凝土(RPC)中粘结应力沿埋长的分布,得到了CFRP筋在RPC中的应力-应变关系、荷载-滑移关系以及粘结应力沿埋长的分布曲线,并建立了粘结应力的位置函数计算式。在试验研究的基础上,从粘结锚固性能的平衡方程、变形方程以及本构方程出发,推导了粘结应力、CFRP筋轴向应力、滑移量以及位置函数等锚固变量沿锚长分布的理论计算公式。结果表明:粘结应力和CFRP筋应力沿埋长分布的实测曲线与理论推导预测曲线吻合较好,理论推导具有可行性;CFRP筋轴力沿埋长线性增加;CFRP筋在RPC中的粘结应力沿埋长分布较为均匀;钢套筒的存在使得粘结应力分布趋向于更加均匀;混凝土抗压强度和CFRP筋直径越大,粘结应力沿埋长分布越均匀;锚固长度越大,粘结应力沿埋长分布越不均匀;弹性模量越大,粘结应力沿埋长分布越均匀,且以CFRP筋的弹性模量对粘结应力分布的影响最大,钢套筒的弹性模量次之,混凝土的弹性模量最小。     

预应力混凝土连续刚构桥施工过程应力监测研究

混凝土实测应变除弹性应变外,还包含混凝土的自由变形、徐变和温度应变等非应力应变,该文介绍了预应力混凝土连续刚构桥中应力间接测量的方法和步骤。在混凝土实测应变与应力的转换中,采用无应力计去除非应力应变,利用预埋在主梁中性轴的应变计进行混凝土徐变系数识别,并采用叠加法对徐变应变进行分离。混凝土内部应力测量的关键在于应力应变转换,而应力应变转换关键在于徐变系数的识别。在观音沙特大桥施工监控期间,先采用中性轴应力来识别徐变系数,再进行徐变应变分离的方法,应力实测值与弹性理论计算值比较接近。     

车辆动荷载下沥青路面的路基应力研究

鉴于现有的路基动态回弹模量试验中没有充分考虑超载车辆、行车速度、现有路面结构及车轮叠加效应对路基应力的影响,该文结合以上因素,选取3.0m为路基应力计算深度,分析动静荷载下路基应力的变化规律。结果表明:路基应力在动荷载下的值高于静荷载;随路面结构参数增加,路基总竖向应力和总侧向应力规律相似;随车辆荷载增加,路基总竖向应力显著增加,路基总侧向应力缓慢增加;随行车速度增加,路基总侧向应力增加幅度大于总竖向应力;最终给出了动荷载下路基应力的取值范围,为基于道路寿命的路面结构设计提供参考。     

高应力比作用下沥青混合料的疲劳特性

基于超载车辆在路面内产生的应力往往接近沥青混凝土的极限应力，以及车辆超载频繁这样一个事实，本项目选用应力比分别为0．7、0．8和0．9间歇时间分别为Os、1s进行沥青混合料的小梁疲劳试验。试验结果表明在高应力比情况下，沥青混合料的疲劳性能明显不同于低应力情况，在应力比为0．5时是个分界点，另外间歇时间对沥青混合料的疲劳性能影响很大，间歇时间越长，同应力比情况下其疲劳寿命也越长。     

连续配筋混凝土路面收缩应力及参数敏感性分析

连续配筋混凝土路面(简称CRCP)受到钢筋和基层的约束,在温降和混凝土干缩作用下产生收缩应力,当收缩应力超过连续配筋混凝土(简称CRC)强度时便会开裂。该文建立了CRCP在温降和干缩作用下的应力分析模型,得到收缩应力表达式及应力沿公路纵向分布,分析混凝土强度、干缩、热膨胀系数、基层摩阻、钢筋与混凝土之间的粘结刚度等参数对CRCP收缩应力影响的敏感性。结果表明:收缩应力在板中最大,裂缝处为0;混凝土强度、干缩、热膨胀系数、基层摩阻、钢筋与混凝土之间的粘结刚度是影响CRCP开裂的关键参数。     

冲击荷载下石灰岩损伤研究

利用中国矿业大学(北京)霍普金森压杆实验室的φ50 mmSHPB实验装置系统,对石灰岩岩石试件进行了冲击实验.根据SHPB实验的实验技术及一维应力波理论,子弹的长度决定应力波的波长、子弹速度决定应力波的振幅.不同应力波波长或不同应力波振幅,对岩石损伤所产生的影响不同.应力波波幅值在67.2～102.7 MPa范围时,应力波幅值越大,试件受到的损伤越大;在应力波波幅相近情况下,波长较长的应力波会对试件造成较大的冲击损伤,且应力波波长与损伤成一定的指数函数关系.     

设计加工中减小或消除焊接残余应力的实用对策

文中针对焊接残余应力的产生原因,分析了在结构设计、焊接工艺、焊后去应力处理等方面如何减小或消除焊接残余应力的方法。     

箱梁边腹板温度梯度影响分析

桥梁箱梁结构在温度荷载作用下会产生温度应力,对该应力的研究通常集中于整体升降温和桥面顶板的温度应力,而对于边腹板的温度应力仍需进一步研究。结合工程实例,对边腹板温度梯度所引起的箱梁应力与自重、桥面顶板温度梯度引起的应力进行比较分析,从而得出在保证结构安全方面,预应力结构能更有效地应对温度梯度的结论。     

压应力作用下混凝土中氯离子侵蚀性能研究

为系统研究氯盐环境中压应力作用下混凝土的耐久性,设计了1组预应力混凝土构件,分别施加0%、10%、25%、50%、75%、90%混凝土抗压强度设计值的压应力。通过测量不同压应力水平试件的动弹性模量,得出了不同压应力水平下混凝土损伤度的变化规律;同时对压应力作用下混凝土中的氯离子侵蚀试验结果进行横向对比,提出用应力影响系数来反映压应力对氯离子侵蚀速率的影响程度;然后通过不同水平压应力作用下混凝土的力学损伤和应力影响系数变化规律的比较分析,给出了实用、完整的应力影响系数三段式计算方法,并建立了基于损伤变量的应力影响系数表达式。结果表明:不同水平压应力作用下混凝土应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤度变化曲线都为二次抛物线,存在相同的压应力临界值,对于普通混凝土,其值约为立方体抗压强度标准值的25%,从简考虑,对水灰比在0.35~0.55的混凝土可取10 MPa;压应力作用导致的力学损伤是改变混凝土中氯离子侵蚀性能的直接原因,不同水平压应力作用下,应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤变量能同步变化。     

不同应力路径下上海地区软黏土三轴试验研究

在深基坑工程中,土体的开挖是个逐渐卸荷的过程.在这一过程中,土体的应力状态不断变化.为考虑应力路径对土体的影响,采用GDS三轴仪对上海深邃工程的原状软黏土进行三轴试验,研究不同应力路径下土体的应力-应变关系、孔隙水压力变化规律、有效应力路径和变形特性.结果显示:土的峰值强度、孔压、有效应力路径和变形等特性均受到应力路径的显著影响,在实际工程中应考虑这一因素.另外,需特别注意开挖卸荷过程中较小的变形就可能导致的破坏,应防范骤然破坏情况的出现.     

含应力吸收层的旧沥青路面加铺沥青层力学分析

基于旧沥青路面加铺沥青面层的结构特点,采用有限元方法对设置应力吸收层的加铺层结构进行荷载、温度及耦合条件下的力学分析,并进一步分析了应力吸收层厚度、模量对计算结果的影响。研究结果表明:设置应力吸收层后,加铺层的荷载、温度及耦合应力均有较大的降低;应力吸收层的厚度、模量在不同荷载条件下对加铺层拉应力、剪应力有不同的影响,对其自身的影响也不尽相同。在加铺设计和施工时,可选用低模量、高变形材料作为应力吸收夹层,但应综合考虑以选取合适的材料参数。     

预应力混凝土箱梁应力测试技术研究

通过讨论钢弦式应变计在预应力混凝土连续刚构桥施工监控中箱梁关键性控制截面应力测试的应用,研究了混凝土箱梁的应力测试方法,分析了由温度、混凝土弹性模量和混凝土收缩与徐变所带来的应力测试误差,使混凝土构件的实测应力更接近于结构真实应力。以某预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,利用钢弦式应变计进行箱梁悬臂浇筑过程的应力跟踪测试,得到较为准确的箱梁结构实测应力。     

车辆多轮动载作用下柔性路面动应力响应

为研究重型车辆多轮动荷载产生的柔性沥青路面应力特性,建立考虑黏弹性的柔性沥青路面三维有限元模型,分析重型车辆多轮随机动荷载和移动恒动荷载作用下柔性沥青路面动态应力响应。结果表明:在路面的确定位置,2种动荷载作用下沥青各层的各向应力变化规律基本一致,而每个车轮通过时各向应力变化规律不同,沥青下面层Sup25底面纵向和横向应力呈现拉应力状态,且大于沥青各层上面的各向拉、压应力;在车辆行驶区域,沥青层各点的各向拉应力和压应力最大值出现的位置及大小均不相同,随机动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值的变化幅度较大,分别大于和小于移动恒动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值;沥青层各层在随机动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力相对移动恒动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力分别增加1.63%~20.14%和2.13%~28.93%;在研究柔性沥青路面动态响应时,必须考虑路面不平度引起的车辆多轮动荷载及其随机变化的影响。     

三塔斜拉桥钢箱梁应力分布规律研究

以某航道桥为工程依托,对主桥三塔斜拉桥跨中钢箱梁应力进行有限元模拟和现场实测,分析其应力分布特点。结果表明,现场实测与有限元计算所得分布趋势基本吻合且均在容许范围内,结构安全性较高;底板横桥向正应力和纵桥向正应力均比顶板大,腹板竖桥向正应力较大,横隔板各项应力均比顶板、底板和腹板大,横隔板适当加厚至30 mm更符合结构受力情况;钢箱梁在多种工况下的最大应力不超过157 MPa,结构设计经济、合理。     

含应力吸收层的旧沥青路面加铺沥青层力学分析

基于旧沥青路面加铺沥青面层的结构特点,采用有限元方法对设置应力吸收层的加铺层结构进行荷载、温度及耦合条件下的力学分析,并进一步分析了应力吸收层厚度、模量对计算结果的影响。研究结果表明：设置应力吸收层后,加铺层的荷载、温度及耦合应力均有较大的降低;应力吸收层的厚度、模量在不同荷载条件下对加铺层拉应力、剪应力有不同的影响,对其自身的影响也不尽相同。在加铺设计和施工时,可选用低模量、高变形材料作为应力吸收夹层,但应综合考虑以选取合适的材料参数。