交通荷载作用低路堤路基沉降特性研究

依托我国某高速公路低路堤工程背景,借助有限元分析软件ABAQUS建立有限元模型,首先结合路基不同深度动位移和动应力计算数据,分析了交通荷载作用下路基的响应特征及影响范围;然后,结合不同路基填土高度与路基动力响应相关性进行分析,依此为基础计算不同填土高度下路基累积沉降特性。研究结果表明:低路堤易受交通荷载影响,竖向影响深度达3.0 m左右;填土高度降低,会迅速增加路基累积沉降;结合实际工况,计算路基填土高度1.5 m时地基累积20年最大沉降达375 mm。同时,对保障低路堤长期动载作用下稳定的技术措施进行了探讨,能够为类似工程实践提供参考依据。     

冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为

为了揭示冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为,基于动力三维有限元分析方法,考虑材料的弹塑性,拟定纵横板边、板中及板角4种典型荷载位置,在四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时,分析了路面各层结构的受力和变形特征。研究发现,各工况下混凝土板底部承受纵、横向弯拉应力是旧面板破裂的主要原因,基层与旧面板一起处于双向弯拉状态,土基三向受压,不同工况存在不同的有效影响深度。冲击碾压板角时,路面板竖向位移最大,影响深度最深;而冲击板中位置时,板竖向位移最小,分布最均匀,此时板体以纵向弯拉为主,易形成横向裂缝;当冲击纵向板边时,板体以横向弯拉为主,易形成纵向裂缝。可见,路面破碎效果是地基刚度、冲击能量与冲击位置的综合函数,建议基于具体路况选择相应的施工方案。     

冲压荷载下水泥路面土基的变形及应力分析

通过建立有限元模型,采用瞬态动力学加载方法,模拟冲击压路机破裂稳固旧水泥混凝土路面的冲压效果,探讨冲压荷载作用下土基中的应力传递规律和沉降变形．结果表明：在土基顶面以下5 m深度处由冲压荷载引起的土基竖向应力和位移均接近于0,冲压荷载的影响深度不超过5 m;冲压荷载作用下路基的工作区为2．25 m深度范围内,埋深超过2．25 m的构造物理论上不受冲压荷载的影响．     

高等级公路路基冲击压实技术的探讨

通过冲击压实试验段的研究,总结了冲击压实情况下的填土压实系数;冲击压实次数与压实度关系;冲击压实对路基下层填土密实度的影响。     

基于沥青路面结构力学行为的车辙深度控制标准

为了进一步规范沥青路面车辙深度的控制标准, 研究了车辙深度对路面结构的影响; 考虑车辙断面特征, 建立了车辆跨越车辙时的动荷载计算模型, 并以冲击系数量化了车辆对路面结构的冲击效应; 通过数值仿真研究了车辆荷载作用下路面结构的内部损伤, 探索了不同车辙深度下路面使用性能的衰减规律。研究结果表明: 车辙深度对路面结构的冲击效应不可忽视, 冲击系数随着车辙加深线性增加, 基于冲击效应的车辙深度应不大于11 mm; 沥青混合料层的最大拉应变位于上面层层底, 与车辙深度正相关, 中面层和下面层的拉应变与车辙深度负相关, 但应变水平显著低于上面层, 基于面层弯拉破坏的车辙深度应不大于15 mm; 最大剪应力出现在上面层层底, 随着车辙深度的增加缓慢增大; 车辙深度处于5~10 mm, 各面层的剪应力整体变化较小, 当其从10 mm增加到25 mm时, 上面层0~1 cm深度处的剪应力增加了14.5%, 增速明显超过中面层和下面层剪应力的减小速度, 基于面层剪切破坏的车辙深度应不大于10 mm; 车辙深度对无机结合料稳定层拉应力的影响不大; 车辙深度超过15 mm后应关注路基顶面压应变的变化, 防止路基出现大的变形。      

冲击荷载作用下饱和粉土变形和强度试验

围海造地是解决土地紧张的有效途径,其中对软弱吹填土地基进行有效加固处理是围海造地的关键．结合强夯法加固饱和粉土地基的工程实例,通过MTS动三轴试验研究强夯冲击荷载作用对饱和粉土的变形和强度特性的影响．通过动三轴试验采用不同的围压、冲击次数和冲击能量对饱和吹填粉土进行动力固结,结合静三轴试验对比分析了不同的冲击荷载作用后试样强度的变化特征．结果表明：冲击次数和冲击能量是影响饱和粉土地基加固效果的重要因素,存在一个最佳的夯击方式,在该方式下强夯的效果最好．     

季冻区公路波纹钢管涵洞受力特性分析

本文阐述波纹钢管涵洞受力分析中荷载的确定方法,依据现行规范着重对汽车活载的等效计算进行分析。结合季冻区常用的波纹钢管涵洞孔径及壁厚,利用有限元方法计算了其应力和变形,考虑一定安全储备条件下确定不同规格波纹钢管涵洞的最大填土高度,为季冻区波纹钢管涵洞的推广应用提供了理论依据。     

饱和填土Rankine被动土压力计算

从理论上分析了饱和填土分别处于无渗流和稳定渗流状态时Rankine被动土压力的计算问题。对填土面无超载的情况,当填土中存在稳定渗流时,挡墙仅受被动土压力作用,其大小取填土饱和重度计算;当饱和填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,土压力取填土浮重度计算。对填土面作用均布荷载情况,当墙背为排水边界时,除荷载作用瞬间外,挡墙仅受被动土压力作用;当填土底面为排水边界时,只有当荷载在墙背引起的超静孔隙水应力完全消散后,挡墙才仅受被动土压力作用。在超静孔隙水应力完全消散前,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,其大小和分布随固结度的不同而异;当填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用。     

饱和填土Rankine被动土压力计算

从理论上分析了饱和填土分别处于无渗流和稳定渗流状态时Rankine被动土压力的计算问题。对填土面无超载的情况,当填土中存在稳定渗流时,挡墙仅受被动土压力作用,其大小取填土饱和重度计算;当饱和填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,土压力取填土浮重度计算。对填土面作用均布荷载情况,当墙背为排水边界时,除荷载作用瞬间外,挡墙仅受被动土压力作用;当填土底面为排水边界时,只有当荷载在墙背引起的超静孔隙水应力完全消散后,挡墙才仅受被动土压力作用。在超静孔隙水应力完全消散前,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,其大小和分布随固结度的不同而异;当填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用。     

钢-混凝土简支组合箱梁桥在车辆荷载作用下的动力响应及冲击系数研究

由于钢-混凝土组合箱梁桥比同跨度的混凝土梁桥要轻,因此在车辆荷载作用下,车桥动力相互作用更加明显。为了更精确地分析其动力响应及冲击系数,采用ANSYS软件建立了钢-混凝土简支组合箱梁桥的车桥有限元模型,分析了不同车辆荷载作用下简支组合箱梁桥的动力特性;根据简支梁跨中的最大动位移与最大静位移之比,计算了不同结构参数下钢-混凝土简支组合箱梁桥的冲击系数。结果表明：在常见速度范围内,车辆过桥速度对冲击系数的影响总体呈上升趋势;对于同等跨度桥梁,双轮荷载激起的桥梁最大跨中挠度和冲击系数均比单轮荷载作用时小,但前者引起的跨中最大加速度远大于后者,且这种现象随荷载过桥速度的增大而明显。说明对于质量相对较轻的公路钢-混凝土组合箱梁桥,在冲击系数的确定中应考虑较高速度下不同车辆模型的影响。     

路堤地基承载力合格性评定探讨

运用条形均布荷载原理，分析不同情况下路堤填土在地基不同深度产生的应力分布规律，提出地基承载力的量化评定，避免人为地判断地基处理合格性。     

刚架拱桥冲击系数探讨

钢筋混凝土刚架拱桥的冲击效应对其病害发展和安全性有重要影响,合理的认识和确定冲击系数是进行刚架拱桥病害成因分析及加固维修的重要前提。通过讨论我国不同时期桥梁设计规范对于刚架拱桥冲击系数计算方法的差异性,建立了空间有限元模型分析了典型刚架拱桥的动力特性,分别按照"85"和"04"规范的计算原则分析比较了其冲击系数的异同,结合刚架拱桥动载试验的实测数据分析了典型刚架拱桥实际冲击效应与规范计算结果的差别。分析表明,按照"85"规范计算出的主拱冲击系数与实测正常行车下的冲击效应较为接近,按照"04"规范计算的冲击系数能够偏保守的涵盖各种不同行车情况下实测冲击系数的分布。     

多孔混凝土基层荷载应力分析

通过对多孔混凝土基层荷载应力的计算与分析，确定基层荷载应力的影响因素，同时分析了各因素对基层荷载应力的影响趋势。     

管拱型钢波纹管涵洞有限元计算分析

为拓展钢波纹管的应用型式,运用大型有限元分析软件建立合理的力学有限元模型,对管拱型钢波纹管涵洞的受力变形进行了计算分析。运用有限元法分析得出管拱型钢波纹管涵洞土体受力变形规律。在建立的有限元模型中,通过施加公路-Ⅰ级荷载分析得出,填土高度对不同的拱顶角度的管拱型钢波纹管的周向等效应力、最大等效应力、横向位移、竖向位移的变化规律,确定了最优管型。对管拱型钢波纹管涵洞在公路工程中的发展、运用具有重要现实指导意义。     

单桩冲击特性模型试验研究与理论分析

单桩冲击特性研究是基桩高应变检测技术和打桩工程的理论基础.本文首先通过基桩模型试验方法研究了在不同荷重和落距的冲击荷载作用下的单桩贯入度、桩身轴力和桩侧摩阻力特性,然后采用弹性动力学方法建立了桩土滑移条件下单桩在冲击荷载作用下的动力模型,获得了桩身轴力的解析解,计算结果表明理论解与模型试验结果能较好的吻合,说明不考虑滑...     

冲击压实和强夯加固地基效果分析

在黄土地区陕西某高速公路段对原地基分别进行强夯与冲击碾压处理,通过室内试验和现场原位测试,对比了地基处理前后不同深度土体的物理力学指标(干密度、压缩模量与湿陷系数)和微结构特征,以及载荷板试验、触探试验、旁压试验结果,研究了采用强夯和冲击碾压处理后黄土地基强度的形成机理、地基承载力变化、处理效果与有效影响深度。结果表明冲击碾压的有效影响深度在1.0~2.0 m,在0~1.5 m处形成连续、均匀、密实的加固层;强夯的有效加固深度达4.0 m,有效影响深度在5.0~6.0 m,在加固深度内湿陷性均被有效消除。     

土体沉降引起地下管道变形破坏的安全性分析

以地下管道为研究对象,在不同荷载作用下,建立数学理论模型,通过计算管道界面的最大环切应力,分析管道所能承受的极限应力。结果表明,管道埋藏深度、地基土层泊松比和外荷载对管道的极限破坏力有较大影响。为城市地下管道的抗震、抗压设计提供重要的参考依据。     

基于跑车试验的新欣南大桥冲击系数研究

基于冲击系数的不确定性，采用移动跑车试验方法得到桥梁最不利荷载位置处的动、静挠度值，结合新欣南大桥汽车冲击系数，对其进行相应的理论分析比较，得到以下结论：随着车速的增加，汽车冲击系数有先增大后减小的趋势，并在一定车速下取得最大值。而各国相关规范中冲击系数的计算值与实测值差距很大，实测冲击系数随着车速的变化会有一定的差别，各国规范并没有反映出其变化规律，因此需要依据大量的移动荷载试验展开研究。     

大跨度双塔斜拉桥承载能力评定实验方法研究

通过建立的斜拉桥有限元计算分析模型在设计荷载作用下的内力,设计静载及动载实验方案。按照设计的实验方案对桥梁进行荷载实验,现场实测结构在控制截面处的应力应变、挠度及塔顶偏位;同时测试桥梁在不同行车及跳车速度下的冲击系数;脉动激励下的结构自振频率,阻尼比及自振振型。实验结果表明,梁体具有足够的强度和刚度;斜拉索工作正常,索塔偏位正常;结构在动载作用下的冲击处于正常范围内;结构整体刚度较好,满足设计荷载的要求。实验表明此种方法对于评价大跨度斜拉桥实际承载内力及运营状况是行之有效的。     

基于声发射技术的混凝土梁破坏损伤过程的试验研究

对不同特征混凝土简支梁进行了加载破坏的声发射试验,通过有限元计算确定荷载范围以及不同梁的加载应力与应变变化规律。试验加载过程中测试梁上控制点处的应变及声发射信号,通过应力变化及外观观察,记录梁的受力状态和裂纹产生的条件,通过分析试验全过程中的声发射信号能量时程图,得到简支梁破坏过程中的能量变化特征、频率分布范围及特点,以及不同特征简支梁破坏过程中声发射能量参数的变化规律。试验表明,声发射技术监测混凝土梁的状态及损伤破坏有一定的优势。