城市道路检查井井周路面破坏机理

为研究城市道路检查井井周路面破坏机理,在路面病害调查的基础上,考虑井盖的振动和变形,建立车-井盖耦合振动模型,分析车辆动载特性,建立检查井及井周路面结构模型,计算车辆荷载作用下井周路面力学响应,探究其破坏机理.结果表明:井周路面破坏失效半径一般在1.2 m以内;检查井沉降量主要分布于0～10 mm,检查井不均匀沉降导致的坡度变化主要分布于-1％～1％;井周路面最大间隙值为35 mm,常规路面最大间隙值均在5 mm以内,井周路面平整度明显比常规路面差得多;车辆经过井周路面时动载特性明显,可达静载的1.29倍;车速、检查井沉降量、井周路面平整度、检查井不均匀沉降及井周路基、路面压实不足等因素均对车辆荷载作用下井周路面的破坏有较大影响.     

检查井及井周路面影响下的车辆荷载动态特性

为分析车辆经过检查井及井周路面时的车辆荷载动态特性,采用井周路面病害调查的方法确定了井周路面病害类型及范围;考虑井盖的变形和振动,建立了车-井盖耦合多自由度振动模型;分析了车辆荷载冲击系数随时间变化的规律及影响因素。研究结果表明：在检查井及井周路面平整度激励作用下,车辆由井周路面驶入正常路面时车辆荷载冲击系数达到最大值,此时车辆荷载为静载的1.35倍;各因素对车辆荷载动态特性影响程度从大到小排序为：井周路面病害导致的高差>检查井沉陷量>坡度变化率>行车速度>井盖刚度系数。由此可见,车辆经过检查井及井周路面时路面的平整度大小是(井周路面病害导致的高差、检查井沉陷量和坡度变化率)导致车辆荷载冲击效应是否显著的原因,也是井周路面频频破坏的主要因素之一。     

交通荷载作用下检查井与土相互作用研究

长期以来城市道路检查井及其周边路面产生的沉陷、井周路面破损等病害,严重影响道路的平整性,进而影响行车的舒适性、安全性和交通流畅性。交通车辆荷载是车行道上检查井所受的主要活荷载,通过对交通荷载作用下检查井井壁侧向土压力、基础底面基底土压力等参数进行长期监测与现场车辆荷载试验分析,以探求井与土相互作用的传力机理,可为优化检查井设计、施工和养护提供依据。     

城市道路检查井结构破坏原因分析

通过对杭州市城市道路检查井及周边路面破坏情况进行调查,对沉陷量、破坏范围等进行测量,采用有限元分析在交通荷载作用下检查井应力变化规律。结果表明,在交通荷载作用过程中,在井盖砼垫层边缘会出现较大的拉应力,同时在井座砼垫层和砌体外边缘处路面面层内会出现反复剪切应力。循环交通荷载、垫层拉应力以及反复剪切应力是导致垫层破碎和路面开裂的主要原因。     

可调式检查井联合卸荷板在沥青路面中的应用

检查井井周沉陷问题一直影响着城市道路的使用功能和使用寿命。文章从检查井井周设计、施工、井盖设施的角度出发,提出沥青路面采用自调式检查井联合圆形卸荷板的新思路,并利用有限元软件对交通荷载作用下卸荷板的力学响应规律进行分析,以期类似工程设计与施工提供参考。     

新型装配式倒T形空心板桥受力性能

为解决现有装配式空心板桥的铰缝病害, 提出了一种新型装配式倒T形空心板桥; 进行了跨径8 m的倒T形空心板桥足尺模型试验和非线性有限元分析, 研究了车辆荷载作用下倒T形空心板桥各组成构件的应力、挠度和裂缝分布等, 得到了倒T形空心板桥的受力机理与破坏模式; 对比了倒T形空心板桥与带门式钢筋空心板桥的受力性能, 验证了倒T形空心板解决铰缝开裂问题的有效性。研究结果表明: 倒T形空心板桥的破坏过程分为弹性阶段、空心板开裂阶段、现浇结构层混凝土开裂阶段和受拉钢筋与钢板屈服阶段, 其整体受力性能良好, 极限荷载是带门式钢筋空心板桥的1.4倍; Ω形钢板上方受拉区混凝土首先达到拉应力限值3.17 MPa, 是受力薄弱部位; 由于Ω形和L形钢板的设置, 现浇结构层混凝土开裂时, 与结构层等高度的各结合面处的法向和切向黏结应力均不会超过限值2.30和0.29 MPa, 避免了结合面的黏结失效; 与带门式钢筋的空心板桥相比, 倒T形空心板构造不会减小空心板的开裂荷载, 且新旧混凝土结合面开裂在空心板开裂之后, 可从根本上解决传统空心板桥在车辆荷载作用下铰缝先于空心板开裂的问题。      

沥青混凝土桥面铺装层的动力有限元分析

基于汽车对桥面的动力作用,对典型的沥青混凝土桥面铺装结构建立了线弹性三维有限元模型,运用动力学基本理论和有限元方法,分析了移动荷载作用下桥面柔性铺装层竖向变形、主拉应力和最大剪应力的时程响应规律,并研究了不同车速和超载水平对桥面柔性铺装层的力学指标的影响规律,为沥青混凝土桥面铺装的研究提供了有力的支持。     

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.     

既有空心板桥底板裂缝与加固分析

底板裂缝是既有空心板桥常见病害之一。依据既有空心板桥底板裂缝检测结果,利用有限元分析方法探讨了底板裂缝对既有空心板桥的性能影响,并分析了采用粘贴钢板法加固空心板底板的加固效果。结果表明:在公路-Ⅱ级汽车设计荷载作用下,该空心板桥已不能满足现在的公路-Ⅱ级汽车设计荷载等级的要求;随着空心板裂缝的发展和材料性能的衰退,跨中截面各块空心板下缘的拉应力和挠度逐渐增大;在采用粘贴钢板法对空心板进行加固后,空心板底缘混凝土的拉应力和跨中截面最大挠度显著降低,提高了桥梁整体结构的承载能力。     

矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能,进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度,研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线,分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上,采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析,研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明:矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态,并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍;顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27,分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%;轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时,结构承载能力与变形能力明显降低;水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大,顶点加载模式下最小,倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.      

钢筋混凝土梁正截面受弯破坏数值分析

基于ABAQUS有限元分析软件对3种配筋率钢筋混凝土梁(RC梁)进行受弯试模拟,重点探究其破坏模式及力学性能的变化规律.模型试验结果显示：少筋梁由于承受拉应力的能力不足,致使梁开裂即破坏,毫无征兆;超筋梁由于主拉应力大于主压应力,导致受压区混凝土突然被压碎致使梁整体破坏.上述二者均属于脆性破坏,工程应用中应尽量避免.适筋梁梁底边缘混凝土率先开裂,钢筋承受拉应力,裂缝逐渐蔓延至受拉钢筋屈服,之后受压区混凝土被压碎,有明显的破坏征兆,既发挥了钢筋的抗拉能力,也发挥了混凝土的抗压能力.     

现浇混凝土大桥结构稳定性分析

以某现浇混凝土大桥为例,通过专业软件对该工程大桥结构稳定性进行了复核验算,结果表明:对持久状况正常使用抗裂验算时,荷载短期效应下截面下缘均承受压应力,上缘的最大拉应力值大小为0. 91MPa,而在正常使用荷载长期效应下均受压,并未出现拉应力,满足要求;主梁截面混凝土法向压应力最大包络和最大主压应力同样满足要求;对持久状况构件应力验算时,使用阶段正截面混凝土法向压应力和斜截面混凝土主压应力均满足规范要求;持久状况和短暂状况下构件承载能力均满足要求;主桥在使用阶段时最大挠度满足要求,且支座选型也满足要求。     

薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应

采用ABAQUS有限元分析软件,建立水泥混凝土箱梁桥与工字梁桥三维整体有限元模型,分别研究了不同厚度薄层沥青混凝土铺装层在车辆荷载和温度荷载作用下的力学响应,以及铺装层自重对桥梁结构内力的影响。研究结果表明:在车辆荷载作用下,铺装层厚度由4cm增加至12cm时,箱梁桥与工字梁桥铺装层最大竖向剪应力分别增长了约72%与40%,因此,薄层铺装能够降低层内竖向剪应力水平,有利于缓解车辙病害的发展;在温度荷载作用下,铺装层厚度对层内拉应力及层底剪应力的影响并不明显,力学指标基本处于同一水平;在重力荷载作用下,厚度为4cm的薄层铺装相对于12cm的铺装层能够分别降低箱梁桥桥体内部最大Mises应力及最大主拉应力19.62%与17.70%,而对于工字梁桥而言,能够分别降低应力水平13.79%与10.16%,从而改善了桥梁结构受力状况。可见,薄层沥青混凝土应用于桥面铺装具有良好的力学可行性,在综合考虑环境与材料性能的基础上可在实际工程中推广应用。     

高等级路面病害原因的一般分析

本文以沥青混凝土路面和水泥混凝土路面为例，具体分析了高等级路面病害的一般原因，并利用有限元方法，计算分析了两种路面在不同超载率的行车荷载作用下的应力和位移情况，分析了裂缝产生的原因，为合理设计路面结构和预防路面病害提供理论依据。     

无粘结部分预应力混凝土的概念与特点

预应力混凝土指的是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其值和分布能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度。有粘结预应力混凝土结构指的是通过张拉预应力钢筋在构件没有承受荷载之前预先对混凝土或钢筋混凝土施加压实力，使之建立一种人为的应力状态，以抵消使用荷载产生的拉应力。     

大跨桥梁索塔横梁与施工支架耦合受力分析

大跨度桥梁索塔横梁多采用空腹箱型预应力混凝土结构,施工中常架设支架进行分层分段浇筑。为了合理设计施工支架及探究横梁底层混凝土结构与施工支架耦合受力性能,采用Hypermesh软件建立了索塔塔柱、横梁和施工支架仿真模型,并导入ABAQUS仿真软件对施工支架与横梁下层混凝土结构进行耦合受力仿真分析,再将有限元仿真模拟结果与施工监测实测数据进行对比分析。研究结果表明：横梁底层混凝土达到设计强度时,施工支架与底层混凝土结构能共同承担上层混凝土荷载;相比一次成型浇筑法施工,横梁采用分层浇筑法施工能有效减小钢管立柱应力,底层混凝土横梁能为施工支架分担30%～40%上层荷载;对于横梁分层浇筑上层混凝土,梁底设置施工支架可明显改善底层横梁混凝土结构受力;支架钢管立柱受力分布形式由中间向两端减小,因此可对横梁底索塔侧立柱进行结构优化设计;通过施工现场采集立柱应变数据,进一步验证了有限元仿真分析结果的正确性,表明施工支架与横梁底层混凝土结构能协同工作且效果良好。     

混凝土连续梁桥沥青铺装有限元分析

利用通用有限元软件对三跨预应力混凝土连续梁桥的沥青混凝土铺装进行应力分析,通过荷载不同位置下的沥青混凝土铺装层拉应力、剪应力分析,确定出荷栽的最不利布置位置。分析荷载最不利布置下铺装层模量对铺装层拉应力及层间剪应力的影响规律,为桥面铺装层材料选择及研究提供参考。     

自应力混凝土配合比及设计理论研究

自应力混凝土是用特制的水泥;按一定比例掺入石料、砂、水和适宜的外加剂而成混凝土,经过湿润状态的养护发生一定的体积膨胀,带动其中配制的钢筋一起伸长,同时张拉了结构内的钢筋而形成拉应力,而本身却受到钢筋的弹性回缩给予的压应力。因此,凡是不借助于外力而用自身膨胀进行张拉钢筋达到预应力效果的混凝土称之为自应力混凝土,亦称为化学应力混凝土     

混凝土拉压杆模型最小拉压杆夹角取值范围研究

混凝土深梁抗剪设计和应力非规则区设计一直是工程界的难题，目前普遍认为拉-压杆模型法是设计混凝土深梁和应力非规则区比较有效的方法之一，已经被多国规范所采纳。虽然各规范都认识到拉、压杆之间的夹角取值对设计和验算结果的影响，并对此做了相应的规定，但都没有明确地将腹板的配筋率，腹板钢筋的屈服强度和混凝土的极限抗压强度等因素联系起来，因此有必要对此做进一步深入的研究。通过控制腹板钢筋屈服先于混凝土压杆的破坏，防止结构发生脆性破坏为条件，推导了拉、压杆之间最小夹角与腹板的配筋率，腹板钢筋的屈服强度和混凝土的极限抗压强度等因素之间的关系表达式，得到了一些有意义的结论。     

重载作用对混凝土路面板的弯沉及应力分析

运用ANSYS有限元软件建立路面结构三维实体模型,用正弦荷载模拟车辆随机荷载运动,分别就路面结构竖向位移及应力变化进行重载作用模拟分析;并分析超载率与脱空尺寸的影响。研究表明:动荷载作用下面板产生的弯沉值及板底最大拉应力值随着水泥混凝土路面板板底脱空区的面积增大而增大;超载率越大且脱空面积越大,板的竖向位移和拉应力增幅越大。