温湿翘曲对连续配筋混凝土路面配筋设计的影响

对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行配筋设计时,现行规范和研究将路面板当作均匀板,忽略了相对湿度对混凝土物理力学性质的影响。针对CRCP的结构特点和配筋设计的不足,利用薄板小挠度翘曲理论,推导了非均匀混凝土板湿度翘曲应力的解析公式。根据解析公式和温湿等效原则,计算了湿度梯度对应的等效温度梯度。实测了混凝土板在不同工况条件下的相对湿度分布曲线,回归了混凝土板相对湿度的分布方程。将等效温度梯度计算值和温度梯度代表值分别代入Westergaard公式和ABAQUS有限元模型,计算温湿翘曲应力。两者翘曲应力的最大计算值相差3.5%,满足工程精度的要求,验证了有限元模型的合理性。赋予混凝土板钢筋网片,建立了CRCP有限元模型;利用实测湿度数据,分析了温湿耦合梯度作用下,钢筋应力、裂缝缝隙位移和翘曲应力的分布规律。主要结论有:非均匀板的等效负温度梯度比均匀板大8%～10%;基层滞水会显著增强混凝土板的湿度变形;温湿耦合梯度作用下,钢筋的拉应力从板中到横向裂缝位置显著增大,最大达到89.13 MPa;混凝土的最大翘曲应力为1.69 MPa,位于面板的中心;钢筋埋置位置的缝隙位移沿横向呈二次抛物线分布规律;温湿翘曲应力和缝隙位移随着裂缝间距的增大而增大。     

引气混凝土路面温度翘曲应力分析

介绍了混凝土路面温度翘曲应力的计算方法,通过相关试验数据计算了引气混凝土和基准混凝土的板顶和板边中点的温度翘曲应力,分析了含气量对引气混凝土温度翘曲应力的影响,计算了不同板长板边中点的温度翘曲应力。结果表明:混凝土中引入一定量的气泡,温度翘曲应力有所减小,并随含气量的增加而减小;引气混凝土板的最不利位置随含气量的增加而延长,延长了路面切缝间距,可为引气混凝土路面切缝间距的确定提供指导。     

双层悬臂板箱梁的约束扭转效应研究

为了分析双层悬臂板对箱梁约束扭转效应的影响,该文基于传统箱形截面的约束扭转理论,考虑下层悬臂板对整体截面的贡献,结合Ansys数值模拟分析了双层悬臂板箱梁的约束扭转效应。通过定义截面扭转比例系数、翘曲比例系数、约束扭转翘曲正应力和翘曲剪应力比例系数,结合算例详细分析了下层悬臂板对箱梁截面约束系数、扭转中心、扭转角、翘曲率和约束扭转应力的影响规律。结果表明:随着下层悬臂板的增长,截面约束系数增大,下层悬臂板的相对长度大于0.354时,箱梁截面扭转中心在形心之上;随着下层悬臂板的增长,腹板与顶板和底板的相交处约束扭转正应力减小,悬臂板端的约束扭转正应力增大,中性轴与腹板交点处的约束扭转剪应力减小;截面扭转角和翘曲率随着下层悬臂板的增大而减小,截面约束程度提高。     

偏载作用下单箱三室波形钢腹板悬臂梁的力学特性

为了解单箱三室波形钢腹板组合梁悬臂施工状态下的扭转效应,设计制作了1片单箱三室波形钢腹板双悬臂梁模型,研究了该类悬臂梁在偏载作用下梁体变形、截面翘曲应力、翘曲应变及波形钢腹板附加剪应力等力学性能,并以国内某单箱三室波形钢组合梁桥为背景,采用有限元模型分析了不同工况下最大悬臂施工阶段单箱三室波形钢腹板截面的力学性能。结果表明:偏载作用下,波形钢腹板上纵向翘曲应变明显小于混凝土顶底板,计算时可忽略波形钢腹板纵向翘曲应力的影响;截面最大翘曲正应力出现在混凝土底板角点处,钢腹板附加剪应力沿梁高方向呈均匀分布,且加载侧边腹板附加应力值明显大于中腹板;实际工程中,考虑恒载作用时,截面底板翘曲应力约占弯曲应力的20%,故在进行该类桥设计计算时,不可忽略混凝土板翘曲正应力和波形钢腹板附加剪应力的影响。     

TBM开挖深埋铁路隧道引起的围岩扰动分析

TBM深埋铁路隧道地应力水平高,应力场复杂多变。为研究TBM开挖深埋铁路隧道引起的围岩扰动,明确其应力重分布特征及产生机制,依托实际铁路隧道工程,采用FLAC 3D数值模拟软件,建立TBM隧道施工掘进模型,基于力流理论对TBM隧道开挖过程中的围岩应力分布特征及弹性应变能进行分析,采用弹性应变能大小为指标对隧道岩爆位置进行预测。研究结果表明:1)隧道围岩应力及弹性应变能大致呈上下对称分布,TBM的质量对围岩应力分布影响不大; 2)在水平构造型应力场中,σ_x(横向应力)的重分布对σ_1(最大主应力)的应力集中程度影响显著,拱顶和拱底、拱肩和拱脚、拱腰处最大主应力集中分别主要由横向应力、剪应力、竖向应力集中引起; 3)σ_1的应力集中程度反映了弹性应变能的跃升水平,隧道拱底和拱顶发生岩爆的可能性最大。     

混凝土路面板的有效温差计算

为了计算混凝土路面板的温度翘曲应力，必须已知混凝土路面板顶面与底面之间的温度差或者温度分布规律．应用三维有限元方法得出了用于估算路面破坏程度的应力模型，计算了温度翘曲与轴载综合作用下的复合应力。通过引人疲劳假设，推出了用于计算“等效破坏”和“有效温差”的数学公式。     

非线性温度场下的水泥混凝土路面温度应力

本文根据国内外水泥混凝土路面温度场的研究成果，分析了不考虑温度沿板厚非线性分布给温度翘曲应力计算带来的误差；推演了由非线性分布所产生的温度内应力的计算式；提出了考虑温度内应力对温度应力影响的内应力修正系数；最后，根据简便实用的原则，将温度梯度的板修正系数、翘曲应力系数和内应力修正系数合并为一个系数－温度应力系数，燕同时给出了温度应力系数表和回归显式，使考虑温度非线性分布的水泥混凝土路面温度应力的计     

波形钢腹板箱梁横隔板间距的研究

与传统的混凝土腹板的箱梁相比,波形钢腹板箱梁在偏心荷载作用下畸变效应有所增强,因而需要在跨内设置横隔板来减小畸变翘曲正应力。通过空间有限元分析,验证了横隔板对减小偏载作用下箱梁的翘曲正应力的作用,并分别针对不同高跨比条件下横隔板间距进行了计算分析,回归出了相应的经验公式,而且考虑了钢腹板竖向倾斜角度的影响,为波形钢腹板箱梁的合理设计提供参考。     

考虑层间接触的水泥路面温度应力分析

使用有限元软件建立文克勒地基上双层板模型,分析了水泥混凝土面层和基层之间竖向受拉刚度对温度翘曲应力的影响。进而对比了层间竖向连续和受拉脱离2种接触条件下,温度梯度、线膨胀系数、面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量、地基模量和面层板密度对温度翘曲应力的影响。     

水泥混凝土路面三维尺寸分析

该文利用有限元软件Ansys,通过建立模型,分析平面板尺寸、板厚、面板弹性模量、层间接触条件、基层厚度及模量等因素对水泥混凝土路面荷载应力和温度应力的影响,同时考虑荷载应力和温度翘曲应力叠加后的综合应力对水泥路面板三维尺寸的效应的影响,初步得出水泥混凝土路面板合理的三维尺寸.     

通过软弱围岩的双车道公路隧道模型试验

为了解新奥法修建大跨度公路隧道时围岩的支护机理,进而探讨支护设计原理和方法,进行了软弱围岩中大跨度隧道的三维有限元分析模型试验,以检验掌子面支护效应的存在与范围,初始地应力和围岩参数与计算对比的可靠程度以及围岩的破坏形态、部位和范围。试验结论认为,围岩的初始应力符合σ_x=(μ/1-μ)σ_y的关系,三维有限元分析毛洞的位移曲线与实测值吻合,掌子面支护效应最有效范围是距掌子面约0.7D(D-毛洞宽)范围内,围岩的峰值强度与残余强度之间有一个塑性软化变形的阶段,试验与计算结果相一致。     

“白加黑”施工期旧水泥路面板翘曲对沥青罩面平整度影响分析

通过对加铺工程中沥青面层施工温度场进行计算模型预估和数值分析,得出加铺过程中混凝土板内部温度梯度的变化规律,并指出隔离层或分层施工方式对减缓热量传导方面积极意义。通过建立三维有限元分析模型,分析了加铺工程3种典型路面结构施工过程中水泥混凝土路面板应力与变形的规律。最后对不同约束方式、不同尺寸混凝土板翘曲对平整度的影响进行分析,提出旧水泥混凝土路面板翘曲变形控制措施。     

复杂环境下长大隧道水泥路面疲劳性能分析与施工优化研究

以汕湛高速公路东岭长大隧道为项目依托,探讨了长大隧道水泥路面所面临的温湿环境和荷载特性。针对温度梯度一昼夜只发生一次能产生翘曲的反转,并且板底翘曲应力会对交通荷载产生抵消效应的特点,提出隧道水泥路面求解疲劳应力的分析状态。基于Ever FE有限元分析软件对层位的接触状态、相邻板块的连接状态、温度梯度和荷载的作用形式以及材料参数进行了设定,对多种工况进行数值计算,深入分析了板厚、轴重、基岩模量对板块划分的影响,提出施工优化和质量控制建议。     

基于应力计算的水泥稳定碎石基层裂缝成因分析

本文应用半刚性基层有限尺寸矩形板原理,通过温缩应力和翘曲应力分析计算,结合盐胀冻胀机理分析,诠释了水泥稳定碎石基层施工阶段出现裂缝的根本原因,提出了既有病害的处治措施和防止裂缝的具体对策,为今后类似工程的设计、施工提供了有价值的参考依据。     

考虑材料粘弹性水泥混凝土道面温度翘曲应力分析

本文根据温度翘曲应力作用时间较长的特点，以三维八结点六面体有限元初应变增量法为基础，提出了考虑材料粘弹性水泥混凝土道面温度翘曲应力的数值计算方法，并编制了相应的计算机程序，然后运用该程序分析了混凝土道面在温度翘曲变形受到地基反力约束时产生了翘曲应力，得到了较仅考虑材料弹性时更为合理的结果，这为水泥混凝土道面温度翘曲应力计算提供了有效的手段。     

水泥混凝土路面板硬化翘曲时程变化实测分析

通过铺筑足尺水泥混凝土路面,在连续观测混凝土板不同深度早龄期温度场的同时,基于自主开发的竖向变形观测装置观测了端部自由板和内部约束板在整个早龄期的竖向翘曲变形历史。在此基础上推导了基于五测点的等效线性温度梯度计算公式,提出了基于板的翘曲变形时程和温、湿度时程的水泥混凝土路面板硬化翘曲直接量测方法,为硬化翘曲存在形态的试验量测提供了一种新的分析方法。分析表明:端部自由板翘曲变形幅值(-0.3~1 mm)远高于内侧完全约束板的相应位置(-0.2~0.3 mm)。受约束程度、湿度梯度、温度梯度等因素的影响,板的翘曲呈现显著的非对称性。约束稳定区域等效线性温度梯度随龄期逐渐衰减和稳定至1℃/m,自由板边与自由板角等效内嵌温度梯度时变规律多样。水泥混凝土路面板等效内嵌温度梯度主要集中在-25~25℃/m范围内,约占水泥混凝土路面设计所采用温度梯度的25%,不可忽略,但具体幅值需依据具体路面结构、板块尺寸、早龄期温湿度历史以及混凝土材料性能等因素通过计算或现场实测进行评估。     

荷载和环境作用在水泥混凝土路面内产生的应力

介绍了美国北卡罗来洲所进行的一次含不同路面厚度和不同基层类型的混凝土路面实验项目，分析了荷载和环境变化对板内应力应变的影响以及翘曲变形所引起的应力并改变基层对板的支承状况这一特征。     

关于薄壁箱形梁的悬臂翼缘板在翘曲扭转中作用的探讨

分析了带悬臂翼缘板的薄壁箱梁在约束扭转时的内力状态。在此基础上，推导了考虑悬臂板影响的约束扭转微分方程，以及翘曲函数(β)和扭率(θ)的关系方程，并讨论了悬臂板对截面翘曲扭矩的贡献。     

AC＋RCC复合式路面研究

采用有限层元和三维等以元复合有限元方法对沥青混凝土与碾压混凝土复合式路面进行了荷载应力，温度翘曲应力分析，系统研究了沥青层厚对复合式路面中碾压混凝土板的荷载应力，温度梯度和疲劳寿命的影响，提出考虑荷载和温度综合作用的碾压混凝土疲劳并指出复合式路面的设计要点。     

聚四氟乙烯板滑动摩擦系数测试资料

为设计简支梁连续桥面提供资料和采用聚四氟乙烯板(以下简称氟板)支座以减少软土地基桥台后仰对桥台桥面的影响,我们对氟板的滑动摩擦系数进行了试测。试件垂直荷载为2800公斤,以5毫米厚无侧限的氟板为上滑板,底板分三种:1.厚1毫米不锈钢板用环氧树脂粘于12毫米厚钢板上,表面未加工,光洁度约▽6。2.在表面加工为▽6的普通钢板上,镀硬铬5丝。3.在表面加工为▽6的普通钢板上,镀锌。第一次以垂直压应力σ=44公斤/厘米~2测定,第二次σ=88公斤/厘米~2,测前均用丙酮清洁各试件表面。第三次在试件表面薄涂黄油后测定。(下转第22页)