基于ABAQUS的机场刚性道面结构有限元模型

应用有限元软件ABAQUS对Winkler地基上四边自由单块板在飞机轮载作用下的应力和挠度的收敛性进行了分析,确定了有限元模型应采用的单元类型、网格密度和平面尺寸.按照贡献面积刚度分配原则,通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元,模拟接缝集料嵌锁或传力杆的传荷作用,建立了板-接缝-基础道面结构体系3D有限元模型,并对比分析了有限元模型计算的接缝传荷系数与已有回归模型的预估结果.比较结果表明:在基于ABAQUS的刚性道面有限元模型中,考虑层间接触时,各结构层宜采用二次积分单元C3D27或C3D27R,相应的单元尺寸应不超过板厚的1/2,模型的平面尺寸需大于4倍相对刚度半径,接缝传荷作用可采用弹簧单元SPRING2进行模拟,接缝刚度可按照结点贡献面积进行分配.     

镐头机拆除刚性道面动力损伤分析

为合理确定刚性道面的拆除工艺参数,采用ABAQUS软件,建立了刚性道面的实体有限元模型,对镐头机钎杆半正弦波冲击荷载作用初期刚性道面的动态响应进行了模拟,系统分析了镐头机荷载参数和道面结构参数对刚性道面竖向位移和板底拉应力响应的影响规律.模拟结果表明:镐头机冲击荷载的大小及其作用位置对刚性道面动态响应有显著影响;板底最大拉应力受面层厚度影响较大,而道面竖向位移对面层厚度变化不敏感.在算例条件下,当接缝传荷能力小于80%时,结构动态响应才发生显著变化;为减小对保留板的动力损伤,拆除板板边30 cm范围内不宜使用镐头机拆除.      

道基不均匀分布下通用机型轮载对机场道面力学性能影响研究

为研究道基水平方向不均匀分布对机场道面板力学性能的影响,建立飞机荷载-道面结构-不均匀道基三维模型,采用数值模拟方法分析多板协同受力模式下基顶反应模量变化对道面板弯拉应力影响,探讨通用机型(空客A320和波音B737-800)轮载作用时基顶反应模量变化和道面板厚度对道面板力学性能以及接缝传荷系数的影响,同时基于缩尺试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明：对于A320机型,当道基水平不均匀分布时混凝土板弯拉应力增大,基顶反应模量变化率由0%增加至65.46%时,轮载作用于传力杆接缝板边时道面板弯拉应力由4.06 MPa增加至5.73 MPa,超过极限弯拉应力;增加板厚能够有效地提升刚性道面板受力安全时基顶反应模量变化率的取值范围;道面板接缝传荷系数随着基顶反应模量变化率的增加而增大,基顶反应模量变化率从6.84%增加至56.30%时,道面板传荷系数增加2.44%;室内缩尺试验验证了道基不均匀分布对传荷系数的影响规律。在道面板设计时,应充分考虑道基水平方向不均匀分布对道面板力学性能的影响,避免在服役期间过早出现结构破坏。     

大型飞机作用下跑道加铺层的结构响应

为了分析机场跑道加铺道面结构在大型飞机多轮荷载作用下的空间响应规律,明确分析模型的合理计算范围和边界条件,应用大型通用有限元软件ABAQUS,建立了沥青混凝土加铺结构三维有限元模型.通过分析B747-400ER和A380-800等大型飞机多种轮载组合方式作用下的道面结构响应规律,以应力收敛为依据,确定了两种大型飞机的最不利荷载组合和分析模型规模:B747-400ER可采用后8轮组作为飞机最不利荷载组合,A380-800可采用3轴双轮6轮组作为飞机最不利荷载组合,道面结构模型平面尺寸应不小于15m×15m.     

基于粗糙集的传力杆接缝水泥道面力学响应影响因素分析

为明晰多因素对传力杆接缝形式的水泥道面结构响应的影响以及优化传力杆系统的设置,将传力杆尺寸、布设间距、空间偏移量、混凝土对传力杆的支撑、约束模量等因子的水平以及通过有限元方法计算出的道面板板底应力、接缝应力传荷系数(LTEσ)、传力杆内力等结果的水平离散化,利用粗糙集算法,对影响道面结构响应的诸多因子水平进行约简,计算条件属性对决策属性的重要度以及决策属性对于条件属性值的隶属度。结果表明:传力杆水平偏角对道面板板底最大拉应力影响最为显著,应力水平随偏角增大而提高;应力传荷系数对传力杆竖向偏移最为敏感,且越接近板底,接缝的传荷能力越大;传力杆间距对所有力学响应均有较大影响,过大的间距会导致道面性能不良。     

弹性多层地基接缝板的有限元分析方法

本文以弹性层状体系理论和弹性薄板有限元分析方法为基础，提出了弹性多层地基接缝板的有限元分析方法，并编制了相应的计算机程序。通过算例表明，本文所提出的计算方法正确、且计算精度高、运算速度快。     

机场水泥道面切缝倒角应力分析

为比较机场刚性道面切缝槽口不同倒角形状对减小应力集中的效果,评估倒角工艺对道面功能性能的影响,运用ANSYS分析软件建立道面板切缝位置有限元模型,在道面接缝节点间分别设梁单元和弹簧单元模拟接缝传荷作用,以Boeing777作为荷载机型,对6种不同倒角形式切缝边缘位置的荷载应力和温度应力进行对比分析,并通过现场试验对道面的平整度和摩擦系数进行测试。分析结果表明:各种切缝形式均能明显改善切缝位置的应力状况,距离切缝愈近位置,改善程度愈明显,不同切缝形式对减小应力集中的程度相差较大,其中半径为6mm的圆弧倒角效果最佳;各种切缝构造对道面平整度和摩擦系数的影响较小,均满足技术要求。     

青藏高原机场跑道多年冻土地基温度场特征

对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场, 分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度, 研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征, 对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度, 并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明: 多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异, 机场跑道地基融土核位置更低, 且全部位于天然地面以下, 而公路路基融土核位置相对较高, 可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内, 便于通风管等温控措施的施工, 可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点, 使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中; 对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基, 随着道面宽度的增加, 跑道地基稳定性降低, 道面宽度每增加1%, 地基0℃等温线约下降0.17%, 地基融土核最高温约上升0.46%, 道中地基融化深度约加深0.19%, 但当道面宽度超过35 m时, 道中地基融化深度趋于平稳; 相对于道中地基温度场, 道肩受道面宽度的影响较小, 当道面宽度超过25 m时, 其地基融化深度趋于平稳; 道中地基融化深度表达式相关系数为0.988 6, 相对误差在1%以内。      

高速铁路CFG桩复合地基处理方案数值模拟

采用有限元分析软件对CFG桩复合地基特性进行了研究,分析了不同的复合地基处理方案,如水泥土、桩帽网、和桩板方案对沉降规律和桩土应力比的影响．研究表明：复合地基处理方案为水泥土方案时路基沉降量最大、桩土应力比最小,地基面有明显沉降盆;桩板方案时路基沉降量最小、桩土应力比最大、地基面沉降更加均匀．     

适应大型飞机的沥青道面结构有限元模型

借助ABAQUS通用有限元软件,建立了3层道面结构有限元模型,分析了模型的几何尺寸、边界条件、层间接触条件、单元类型、网格的划分对大型飞机荷载作用下道面结构力学响应的影响,提出了适应大型飞机的机场沥青道面结构有限元模型参数,并用实测力学响应数据对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:在大型飞机全起落架荷载作用下,有限元模型几何尺寸宜为30m×30m×10m,层间完全连续选用tie连接;单元类型宜采用C3D8R,荷载区域的单元大小控制在不大于0.05m×0.05m;模型底部所有位移全部约束,模型四周约束对应水平方向的位移。实测数据验证结果表明有限元模型有效。     

柔性路面结构刚度组成分析

本文给出了实测弯沉盆基础土的柔性路面刚度组成分析的框架,在全面分析了弯沉盆特性之后,提出了弯沉段的概念,在此基础上引入连续迭代法分析路面的刚度组成,并编制了相应的计算机分析程序。     

旧砼路面板上沥青加铺层直道试验研究

对不同结构方案下的旧水泥混凝土路面板上沥青混凝土加铺层结构进行直道试验,分析研究了不同轴重及荷载次数作用下的接缝弯沉差、车辙变形以及路面的疲劳特性,并对比了沥青加铺材料及结构优劣性.结果表明,在不同轴载的反复作用下,所研究的新型沥青混凝土材料在接缝路表弯沉、车辙变形量和路面结构的抗剪切疲劳特性等方面都优于普通的AC-20沥青混凝土.     

冲击破碎混凝土路面的三维叠层模型

在旧水泥混凝土路面改建中,常采用冲击破碎方法处理原路面,常规的层状连续模型不能反映破碎混凝土板块的工作状态,因此,建立了一种分块三维叠层结构有限元模型。该模型中的加铺层和地基弯沉是连续的,破碎水泥混凝土板之间的弯沉是不连续的,上下层之间的弯沉也可以是不连续的。分析结果表明,加铺层、破碎水泥混凝土板和地基相互之间有脱空现象;虽然破碎水泥混凝土板的弯沉呈双线性分布,但是下层弯沉盆仍然包络上层弯沉盆;在破碎水泥混凝土板缝两侧有弯沉差,该处加铺层有集中弯矩和剪力差。对于具有间断刚性(或半刚性)基层的路面结构,该模型是一种可供选择的计算方法。     

沥青路面温度预测模型及应用

介绍采用LTPP项目中SMP分项目所测数据分析、回归得到的沥青路面内部温度预测模型、弯沉及弯沉盆参数与温度的关系,目的是通过测量路表温度估计路面内部温度,并对常温下测得的弯沉、弯沉盆参数进行温度调整。     

弯沉盆特征值在公路工程养护中的应用

探讨了弯沉盆对于路面结构强度评价的现实意义,并以江苏省某高速公路正常路面与横向裂缝处大量弯沉盆检测数据为基础,分析得到不同路面状况下弯沉盆的特征,推导出正常路面、轻度横向裂缝与重度横向裂缝处弯沉盆特征值,并以此作为路面养护与维修方案的依据。     

FWD弯沉数据评价水泥混凝土路面基层当量模量的应用研究

在分析FWD与贝克曼梁(BB)弯沉检测方法的相关性和FWD不同冲击荷载作用下荷载作用点的弯沉值与冲击荷载的相关性的基础上,从FWD数据评价水泥混凝土路面基层模量的基本模型出发,阐述根据FWD弯沉盆数据评价混凝土路面基层当量模量的评价方法,具有一定的理论和实际意义。     

连云港G310港城大道路面就地热再生技术的应用分析

通过对再生前的沥青性能、目标配合比、路面平整度、路面弯沉值等进行分析与检测,对再生后的沥青混凝土面层进行抽提试验、对成品路面做动稳定度试验及检测路面的弯沉值、平整度等,找出施工过程中存在的问题并提出解决方法,可为再生沥青混合料的应用提供参考。     

辽宁省高速公路弯沉指标衰减趋势分析

道路弯沉指标衰减规律可以预测路面的未来技术状况,为公路管理部门制定养护计划提供依据。采用分析标定法建立衰减趋势模型,选择重点观测路段,针对预防性养护体系中的各项指标,利用大量的检测数据进行对比、分析,找出影响路面性能的主要因素,结合国内外的经验理论,研究确立各项指标的衰减趋势,建立模型。通过已有的检测数据对模型中的参数进行标定,最终得到适合辽宁省高速公路路面预防性养护质量指标的性能衰减趋势模型,建立适合于辽宁省气候条件、路面结构形式的弯沉指标衰减趋势模型。     

汽车-路面-路基系统动态响应及参数分析

为了研究汽车与公路路面的相互作用机理,采用二自由度四分之一汽车悬架模型模拟汽车系统,用无限长Bernoulli-Euler梁模拟公路路面,用Kelvin黏弹性地基模拟公路路基,同时对汽车和路面建模,构成二维汽车-路面-路基系统.通过线性振动理论、积分变换和广义杜哈梅积分得到了汽车和路面的动力响应解析解及路面响应在时间域和空间域的分布规律.另外,分析了车速、地基反应模量、地基阻尼系数、悬架刚度、悬架阻尼、轮胎刚度和轮胎阻尼7个参数对路面动力响应的影响.结果表明,地基反应模型的影响最大,而车速的影响与地基阻尼系数密切相关.