一种复合砼结构界面应力数值分析新方法

笔者借鉴断裂力学的概念和方法，利用叠加原理和有限元方法得到复合结构在开裂瞬间和发展过程中界面应力分布规律，避开了有限元程序难以模拟裂纹从萌生发展这一过程中，为界面应力分析提供了一种新方法．     

FRP板加固钢筋混凝土梁的界面应力分析

基于弹性力学理论，研究了4点弯曲情况下FRP板加固钢筋混凝土梁的界面应力分布．在考虑粘结层影响的情况下给出了FRP板板端界面上剥离应力和正应力的解析表达式，分析了表达式中各物理量对界面应力的影响．由于进行了合理的简化，使得分析过程简单，且得到的解析解与文献中给出的有限元解答和试验结果符合很好，此外还给出了FRP板发生断裂破坏时的极限承载力表达式．     

混凝土路面钢筋机械连接性能的数值分析

钢筋机械连接在旧有混凝土路面修补中得到了广泛应用。本文采用有限元数值分析方法对于不同配筋率的混凝土路面板进行有限元分析,确定不同配筋率对混凝土路面板内粘结界面处的应力影响。结果表明：当新老混凝土粘结为一体时,新老混凝土界面处应力随配筋率变化很小,连接件所起到的作用不明显。一旦新老混凝土界面处产生裂缝,并产生相对位移,钢筋连接件则有效的抑制裂缝的发展,增强新老混凝土界面处的抗剪能力,进而指出路面修补中合适的配筋率。     

基于“界面脱黏”的桥梁连续式伸缩缝力学分析

以"界面脱黏"病害为切入点,建立连续式伸缩缝结构有限元模型,在对有限元计算结果进行可靠性论证的基础上,探讨荷载作用位置、伸缩缝铺装与桥面铺装材料的模量比、伸缩缝铺装厚度及宽度、界面摩擦系数、桥端转角对界面法向拉应力的影响。结果表明:不同工况下的界面法向拉应力计算结果均在伸缩缝材料的允许拉应力范围之内,且选择柔性更大、变形协调更好的伸缩缝材料,并选择较厚的伸缩缝铺装、宽度选择45-50 cm,并且将界面进行粗糙化处理可有效地改善应力状态以减缓甚至避免"界面脱黏"病害。在此基础上,得出连续式伸缩缝铺装参数设计方法,为实体工程的设计和施工提供了新思路。     

双金属板材的性能失配效应问题分析

采用理论分析对双金属板材的性能失配效应问题进行了定性分析,并以四种双金属板材的轧压成形为例,进行了弹塑性有限元分析,由分析结果可知:两金属组元材料性能差异在其结合界面处引起应力集中,其弹性模量差异对界面的最大接触应力的影响比较明显,泊松比差异对界面最大等效应力的影响比较明显,屈服极限和塑性硬化切向模量差异将在界面处产生附加拉应力,当附加拉应力超过界面结合强度时,结合界面上会出现裂纹.这些规律为解决双金属板材性能失配效应问题提供了分析数据和方法.     

双金属板材的性能失配效应问题分析

采用理论分析对双金属板材的性能失配效应问题进行了定性分析，并以四种双金属板材的轧压成形为例，进行了弹塑性有限元分析，由分析结果可知：两金属组元材料性能差异在其结合界面处引起应力集中，其弹性模量差异对界面的最大接触应力的影响比较明显，泊松比差异对界面最大等效应力的影响比较明显，屈服极限和塑性硬化切向模量差异将在界面处产生附加拉应力，当附加拉应力超过界面结合强度时，结合界面上会出现裂纹．这些规律为解决双金属板材性能失配效应问题提供了分析数据和方法．     

各向异性两相材料界面端部的奇性应力指数

提出了一个新的、基于位移的、求解各向异性两相材料界面端部奇性应力指数的非协调元特征分析法．该方法与过去的有限元特征分析方法相比的显著特点是：导出虚功原理的出发点不同;有限元单元形式为非协调元;楔形体端部邻城内的位移场假定没有采用奇异变换技术．运用该方法可以直接求解各向异性两相材料界面端部附近奇性应力指数,计算结果表明,本文方法较原有方法使用的单元少而且精度高．     

基于纳米压痕技术和有限元仿真的材料力学性能分析

提出了一种基于有限元模拟纳米压痕过程的分析材料塑性性能的方法。用有限元方法模拟纳米压痕过程，通过比较有限元计算所得的压力-压深曲线和实际纳米压痕试验得到的曲线，反复修正就得出材料的塑性性能。经检验，有限元分析得到的应力-应变曲线和材料实际的应力一应变曲线吻合得非常好，因此验证了有限元模型的正确性和材料模拟的正确性。     

风沙冲蚀下钢结构涂层的界面应力与破坏准则

为表征和评价风沙冲蚀作用下钢结构涂层界面结合强度，以西北地区风沙流特征为背景，利用接触力学和界面力学理论建立了在风沙冲蚀作用下钢结构涂层的界面应力表达式.结合断裂力学理论和有限元分析方法，确定了钢结构涂层的界面起裂位置.在起裂位置处建立了考虑压应力影响的界面应力破坏准则.研究结果表明：当冲蚀角度为30°和60°时，最大界面剪应力分别位于冲蚀点前侧200 mm和180 mm处，最大界面压应力分别位于冲蚀点前侧100 mm和50 mm处，涂层界面的起裂位置为最大界面剪应力处.风沙冲蚀作用下涂层的界面应力破坏准则与莫尔-库伦强度准则相似，斜率的大小取决于沙粒的冲蚀角度，且当冲蚀角度为30°和60°时，斜率大小分别为-0.599和-0.467.     

海底隧道大体积混凝土温度场及温度应力有限元分析

大体积混凝土的温度裂缝与混凝土的温度场和温度应力分布关系密切。重点探讨了应用有限元法求解大体积混凝土温度场和温度应力发展过程的模拟方法。以厦门南港海隧道为例,提出了大体积混凝土温度应力方程,编制了大体积混凝土温度场和温度应力计算程序。研究结果表明,采用有限元可以模拟大体积混凝土在温度场作用下的应力发展过程,计算结果符合混凝土浇筑过程中的温度应力分布规律。     

层间约束引起的双层水泥混凝土路面板的温度应力

分析双层水泥混凝土路面板温度应力构成,导出不同层间结合状况下由层间变形协调条件引起的层间约束应力的计算通式,按常用的水泥混凝土路面温度场,分析板间约束应变的特征,并给出其计算公式。     

碳纤维与混凝土界面粘结应力计算方法

为了确定碳纤维加固混凝土结构承载过程中胶层部位的剪应力分布规律,判别碳纤维与混凝土界面间是否发生剥离破坏,进行了碳纤维布加固混凝土构件的拉伸试验,基于弹性理论,推导了已知力作用下的任意点胶层界面剪应力与碳纤维正应力的计算方法。计算结果表明碳纤维与混凝土界面的剪应力、正应变的分布规律与试验结果相吻合,计算方法有较高的精度,计算得出胶层部位的极限剪切强度为3.96 MPa,在实际工程中,为防止剥离破坏的发生,应确保胶层剪切应力小于此值。     

收缩徐变对锚喷混凝土加固结构产生的界面应力分析

锚喷混凝土加固板桥时,新增混凝土收缩徐变对主梁产生有利影响,但对锚喷混凝土自身产生不利影响。通过对收缩徐变产生的界面应力分析,得到界面应力的分布形式和界面应力的影响因素。结果表明：锚喷混凝土收缩徐变产生的纵向拉应力在跨中截面最大,两端为零,界面剪应力两端最大,跨中为零;混凝土收缩徐变所产生的界面应力随着时间增长而逐渐增大,且后期增长速度小于前期增长速度;收缩徐变产生的界面应力随着混凝土厚度增加而增大,随着年环境评价湿度增加而减小;新增混凝土强度与原主梁混凝土强度相差越大,产生的界面应力也越大。     

钢混凝土组合梁桥面铺装现浇层力学性能分析

钢-混凝土组合梁桥预制桥道板与桥面铺装现浇层存在龄期差异,针对这种差异引起的收缩徐变的不同,用错位法对现浇层的应力状态及层间剪力进行了分析,得出了桥面铺装现浇层应力及其层间剪力的计算公式。最后通过实例计算,得到了铜-混凝土组合梁桥面铺装现浇层收缩徐变所产生的应力。计算结果表明,随着现浇铺装层龄期的增加,铺装层的拉应力逐渐增大,可致混凝土开裂,因此应采取适当的防裂措施。     

纤维格栅增强机场双层道面荷载应力分析

为了分析纤维格栅增强机场水泥混凝土双层道面加铺层的荷载应力,采用ANSYS建立机场双层道面三维有限元模型,以J-8飞机荷载为计算荷载,选取机场水泥混凝土道面加铺层层底最大拉应力、层间剪应力、旧水泥混凝土道面板底最大拉应力、加铺层表面弯沉为考察指标.计算了机场双层道面层间接触对荷载应力的影响,并利用正交设计分析机场道面结构参数对荷载应力影响的显著性.研究表明：层间摩擦系数对机场水泥混凝土加铺层层底拉应力与层间剪应力影响较大;机场水泥混凝土双层道面各结构参数对加铺层层底最大拉应力都显著相关,应该作为机场水泥混凝土加铺层设计的主要分析指标;加铺层厚度和基础弹性模量与所考察的4个指标都显著相关.因此,在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计时,必须重视基础处理技术并合理控制加铺层厚度.     

复合式路面中间过渡层材料选择的探讨

通过对复合式路面层间应力的分析，可以认识层间剪应力分布的一般规律，说明设置中间过渡层的必要性，以及中间过渡层材料选择的重要性。     

不同连接程度板桁桥对混凝土板应力的影响

针对目前高速铁路应用较多的64m下承式板桁半结合桥,通过改变混凝土与钢桁梁之间连接刚度以及剪力键分布距离来分析比较其对混凝土应力的影响,计算表明,连接刚度的增加,混凝土板的轴向应力随之增加,但弯曲应力影响较小。通过剪力键布置间距减小,纵梁上方处混凝土板应力影响较大,而混凝土边缘以及中心线处应力影响较小。     

寒区高铁沥青混凝土基床表层的温度场特性

为了把握基床表层含沥青混凝土层的温度场特性,采用瞬态传热的有限元分析方法,对寒区高铁无砟轨道结构温度场时空分布规律及沥青混凝土层的影响进行了分析. 首先,建立了基于哈尔滨-齐齐哈尔客运专线无砟轨道结构（CRTS）的温度场数值模型;然后,运用现场观测结果对数值模型进行了校核;最后,运用对比分析方式评估了基床表层沥青混凝土层的温度场特性,以及无砟轨道结构特征横截面与特征点位的温度分布的时变规律. 结果表明:东北地区无砟轨道结构温度场具有明显的非均匀性,其横向温度分布呈现双U型分布特征,温度梯度呈现非线性特性,且随着季节变换呈现较复杂的正负梯度交替变化;东北地区无砟轨道结构对路基温度的影响深度约为0.4 m,月影响深度约为2.5 m,年影响深度可达4.0 m;基床表层铺设的薄层沥青混凝土对路基起到了良好的保温作用,会使得基床表层的日平均温度提高1～7 ℃左右,而寒区无砟轨道结构温度场的分布规律不会显著改变.      

旧水泥混凝土路面薄层沥青罩面结构内力分析

为研究旧水泥混凝土路面加铺薄层沥青面层时不同结构组合的内力特征,结合G104徐州机场路改造工程,利用ANSYS三维有限元计算工具,对2种典型薄层沥青罩面结构进行了结构计算,分析了结构内力及层间剪应力随结构层模量,层间接触条件及层问处理措施的变化规律,结果表明基础模量及加铺层厚度的变化对加铺层结构内力及板边弯沉差有较大的影响.     

基于大粒径沥青碎石的沥青加铺层温度应力分析

大粒径沥青碎石常被用于解决旧水泥混凝土路面加铺改造中普遍存在的反射裂缝问题。为寻求大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的结构设计方法,对设置该缓解层的沥青路面进行温度应力分析,找出了大粒径沥青碎石缓解层对路面结构应力分布的影响规律。