移动非均布荷载作用下的沥青混凝土路面动力响应分析

为更准确地模拟沥青混凝土路面实际的受力状态,基于弹性层状理论,借助大型有限元分析软件ANSYS建立了沥青混凝土路面三维有限元黏弹性模型,并对其施加非均布垂直荷载和切向摩擦行为的共同影响,分析车辆在匀速行驶时,沥青混凝土路面在不同载重车辆荷载作用下的动力响应.结果表明,最大纵向拉应力位于底基层中部,最大纵向压应力位于沥青混凝土面层.存在一中性层,其上结构主要承受压应力,其下结构主要承受拉应力.中性层位于基层中部附近.最大拉应力为0.031 MPa,远小于容许拉应力0.081 MPa,故路面结构破坏不是脆性破坏引起的,而是与疲劳破坏有很大关系.超载并不是造成路面损坏的唯一因素.     

后张法预应力混凝土空心板施工技术

东青高速公路口埠大桥维修工程采用后张法预应力混凝土空心板,介绍了梁板加工制作中模板制作、混凝土浇筑、成孔器选择、张拉、压浆、吊装等几方面的施工技术。所谓预应力混凝土结构,即结构在承受荷载以前,预先采用某种人为的方法,在结构内部造成一种应力状态,使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力,该压应力与使用阶段荷载产生的拉应力会抵消一部分或全部,从而推迟裂缝的出现并且限制裂缝的开展,以提高结构的强度。预应力施工工艺有多种,随着技术进步,后张法施工工艺越来越得到人们的信赖,结合工程实际论述了后张法预应力施工质量控制。     

基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析

为了研究寒冷地区隧道二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的力学状态,基于振弦式混凝土应变计的测试原理,提出温差引起的误差修正公式,并采用数值模拟的方法,对隧道二次衬砌混凝土的温度应力进行了分析。结合陕西省吴堡至子洲段高速公路刘家坪3号隧道现场二次衬砌混凝土应变监测数据,研究了1年内环境温度变化情况下隧道二次衬砌混凝土的结构受力。结果表明:在温度的影响下,混凝土内部在冬季产生了比较大的拉应力,混凝土内侧拱顶产生压应力,其余部位内侧产生拉应力;混凝土外侧拱顶和边墙部位产生了比较大的拉应力,最大值出现在拱顶部位;混凝土的内外侧应力最大值为1.01 MPa,接近C25混凝土的设计抗拉强度1.33 MPa。     

利用压杆一拉杆模型进行结构混凝土的评估和加固

介绍了利用压杆一拉杆模型对现有结构混凝土承载力的评估及加固方法,运用实例论述了压杆-拉杆模型在制订结构混凝土加固工程方案中的具体应用.     

九桩双薄壁墩厚承台空间桁架模型现场试验研究

为进一步研究大型桥梁工程中常见的大型桩基厚承台的受力性能,根据规范建立新疆伊犁河特大桥九桩双薄壁墩承台空间桁架计算模型,对承台内部应力进行了现场测试,并对测试结果进行分析.结果表明,本工程九桩承台属于厚承台范畴,内部完整应力流可近似为一个理想的桁架,即:以主压应力混凝土区为压杆,桩顶区域的受拉钢筋为拉杆的空间桁架模型;承台开裂之前,混凝土拉杆效应不可忽略,但随着裂缝的开展,受拉区混凝土逐渐退出工作;采用空间桁架模型进行设计符合厚承台受力机理,具有更好的合理性.     

高温沥青混合料摊铺时正交异性钢桥面板温度响应分析

为了研究高温沥青混合料摊铺时正交异性钢桥面板在温度影响下的结构受力响应,基于瞬态温度场理论和热力学边界假设条件,确定数值模拟所需的各项热力学参数,以及通过试验-数值模拟方法得到了界面热阻参数。采用生死单元法建立了正交异性钢桥面板在高温沥青混合料摊铺全过程的时变温度场有限元模型,并结合某长江大桥在浇注式沥青混凝土摊铺过程中的实测数据,验证了该模拟方法的可靠性。基于该模型分析了高温摊铺下正交异性钢桥面板温度场时空变化规律。结果表明,在开始摊铺浇注式沥青混凝土30 min左右,摊铺区域处跨中钢桥面板上最高温度达到95℃,在结构分析中应考虑温度应力;位于摊铺区域的钢桥面板主要承受压应力,最大压应力温度增量139 MPa,位于非摊铺区的钢桥面板主要受拉应力,最大拉应力温度增量70 MPa;顶板温度的横向影响范围在摊铺边缘左右各约1 m,横隔板处顶板的纵向温度较其他截面略低6～7℃。该分析结果可为设计人员在计算摊铺施工时提供不利影响分析依据,并为施工人员在摊铺过程中进行施工监测提供参考。     

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用.根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性.结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施.     

交通荷载作用下路面结构动态响应分析

为研究路面结构在交通荷载作用下的动态响应,应用ABAQUS软件建立路面的三维有限元模型。探讨了3种路面结构在交通荷载作用下的动压应力和拉应力、水平剪应力和竖向位移等指标。研究结果表明：（1）3种路面结构的最大压应力随着深度的增加逐渐减小,且都在深度0.30m附近出现显著变化;随着所受轴载的增加,结构层面层承受的压应力也随之增大,并向深处扩散;当车载为150kN时,面层所受的压应力为0.15~0.25MPa,而车载为450kN时,基层内的压应力以达到0.15~0.25MPa;在正常行驶情况下,行驶速度为100km/h时,荷载经过时,最大压应力显著变化范围位于0~0.3m深度处;（2）3种路面结构所受的剪应力相对于压应力和拉应力来说较大,这说明汽车在行驶过程中对路面结构的剪切破坏更为明显;（3）前两种路面结构型式中的拉应力整体上呈现先增后减的变化,且都在路面面层出现较大的拉应力,第3种路面结构型式的拉应力基本上呈递增型式,但在0.3m深度以下增长缓慢,路面底基层仍然承受一定的拉应力;（4）通过将试验数据和模拟数值进行对比分析,模拟数据基本与试验实测数据一致,说明建模时所选取的参数能够较好的模拟移动行车荷载对路面的影响;将路面结构所用材料的抗折强度与无侧限抗压强度同模型的模拟值进行对比,得知不同中方案中路面的材料强度储备充分,能满足行车荷载所产生的压应力和拉应力,路面结构设计满足要求。     

连续刚构箱梁桥腹板开裂原因分析

针对可能造成某预应力混凝土连续刚构箱梁桥腹板斜裂缝的几种主要因素进行了敏感性分析,同时对平面杆系计算时无法考虑的箱梁横向受力的不利影响,采用MidasFEA进行了空间受力分析.分析指出纵向、竖向预应力有效性的降低及活载超载是造成腹板斜裂缝的主要原因之一;在计算腹板主拉应力时考虑箱梁横向受力引起的竖向拉应力的叠加效应会使腹板内侧某些区域的竖向压应力完全被抵消,进而导致腹板出现斜裂缝;同时指出箱梁内外温差变化,是产生竖向拉应力的主要因素.     

土岩复合地层大跨地铁车站地震响应特征研究

为了研究位于土岩复合地层的大跨地铁车站在地震作用下的动力响应特征,采用有限元软件建立地层-结构模型,分别用Drucker-Prager弹塑性模型和混凝土损伤破坏模型模拟岩土体和混凝土衬砌,并在数值模拟的同时输入水平和竖向地震动进行动力时程分析。基于数值计算结果,对车站结构关键点的最大和最小主应力时程、关键时刻的主应力分布状态等进行分析,结果表明:1)车站结构最大拉应力主要发生在中板腋角、边墙上部和拱底等拐角区域;2)结构破坏主要表现为受拉损伤破坏;3)结构的压应力相对较小,未出现明显的受压破坏。     

钢桁腹预应力混凝土组合箱梁桥基本力学性能研究

钢桁腹预应力混凝土组合箱梁桥是一种采用钢桁式腹杆代替混凝土腹板的新型组合结构桥梁,能够充分利用混凝士的抗压和钢材的抗拉性能.以一座钢桁腹预应力混凝土组合箱梁桥为工程背景,运用有限元软件ABAQUS进行数值分析,研究了典型截面的混凝土顶底板的剪力滞效应、钢桁腹的应力等基本力学性能.研究表明:荷载作用下全桥的各个截面均存在正应力分布不均匀的现象;桥梁的约束情况对剪力滞的影响较大;除了桥梁跨中个别节点外,其他节点两个钢桁腹杆分别承受压力和拉力.     

短悬臂盖梁柔性拉压杆模型分析研究

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）基于应力扰动区（D区）刚性拉压杆模型给出了短悬臂盖梁承载能力极限状态的计算方法,但对于正常使用极限状态抗裂验算未进行规定。如果按刚性拉压杆模型进行抗裂验算,则拉杆钢筋的应力往往偏大,配筋将过于保守。实际上拉杆和压杆刚度相差较大,按有限变位的柔性拉压杆模型推导了拉杆拉力的计算公式,并结合工程实例采取有限元实体模型进行验证,结果表明柔性拉压杆模型计算结果精度更高,与有限元分析结果更吻合,相关结论可供类似工程参考。     

温度与移动荷载作用下特重交通RCC基层沥青路面结构响应分析

为便于传统半刚性基层沥青路面改造方案结构优选,使改造后的路面能更好地承受特重交通与环境温度作用,针对碾压混凝土(RCC)基层以及组合式基层沥青路面两种改造方案,利用ABAQUS有限元软件进行其在大气温度作用下的路面结构温度场预估、温度应力分析,以及典型温度场与移动荷载的耦合分析。结果表明:①大气温度对路面温度场的影响主要集中在面层,尤其是中上面层,温度变化梯度对温度应力影响较大;②温度应力主要集中在基层及以上结构层,面层在温度较低时承受拉应力,基层顶面承受较大的温度压应力;③相比于组合式基层,RCC基层沥青路面在温度与移动荷载共同作用下,其沥青中下面层剪应力、沥青层层底弯拉应变以及土基顶部压应变等均具有更为明显的力学优势,且抗疲劳开裂和永久变形损伤预期寿命最长。RCC基层沥青路面可作为特重交通路面改造工程的优选结构。     

非对称混合梁斜拉桥合理成桥状态及静力特性分析

荆岳长江公路大桥主桥为(100+298) m+816 m+(80+2×75)m双塔非对称混合梁斜拉桥.在分析该桥主桥静力平衡特性的基础上,总结该类桥梁合理成桥状态的确定原则,并以此为指导采用RM2006空间杆系程序对该桥主桥进行结构总体静力分析.分析结果表明:该桥主梁钢箱梁段运营阶段上、下缘应力均以压应力控制,最大压应力分别为-135.40 MPa和-134.88MPa,控制值基本相当;混凝土梁段上缘压应力最大为-17.32 MPa,无拉应力出现;桥塔最大压应力为-15.56 MPa,均满足规范要求.     

索塔锚固区拓扑优化拉压杆模型及预应力构造分析

针对混凝土索塔锚固区承载力准确计算及预应力设计难题,提出拓扑优化拉压杆模型,以龙川枫树坝大桥为背景,采用变密度拓扑优化法构建索塔锚固区拉压杆模型,分析索塔锚固区压杆和节点的承载力、计算环向预应力需求数量,建立索塔锚固区节段有限元模型进行预应力构造优化分析,确定预应力沿高度方向布置方式、预应力盲区设计及预应力配置数量,并对优化后的模型进行应力验算。结果表明:分散布束较集中布束产生的锚固区主拉应力更小;在导管处预应力盲区增加短束可均匀提高塔侧壁的预压应力;受材料泊松效应影响,索塔锚固区预应力钢筋必须适量配置;按提出的拉压杆模型及构造优化方式布置预应力钢束可较好满足索塔锚固区受力要求。     

体外预应力桥梁锚固块构造分析及拉压杆模型法配筋研究

采用3种有限元分析模型进行体外预应力桥梁锚固块的应力分析,分别考虑角钢、钢垫板、体外预应力钢管,钢筋网和分布钢筋对锚固块的影响,并对3种有限元模型计算结果进行分析对比。另外,对单孔锚固的T梁锚固块直接利用美国ACI-318-05混凝土结构规范中的拉压杆模型进行配筋设计;对多孔锚固的箱梁锚固块,忽略横向应力和竖向应力的相互影响,利用弹性应力法建立箱梁锚固块的横向和竖向配筋的拉压杆模型进行配筋设计。研究结果表明,在体外预应力锚固块与主梁相接部位中设置角钢有效地降低了这一位置由于大吨位张拉力引起的应力集中;设置了钢垫板、角钢、体外预应力钢管以及锚固区钢筋网和分布钢筋后,锚固区是安全的。因此,运用拉压杆模型法对体外预应力锚固块的配筋设计是合理可行的。     

特大桥主塔承台大体积混凝土温度监测及其控温技术研究

针对特大桥承台巨大混凝土结构,在施工前采用理论分析结果计算混凝土内部可能产生的最高温度与最大拉应力以验证结构裂缝控制的安全度,同时施工现场布设混凝土温度变化监控点进行混凝土的施工与温度监测、控制,有效控制混凝土内表温差在规范规定值内。     

水泥混凝土路面传力杆设置间距分析

综合考虑横向接缝传荷、传力杆剪切、传力杆弯曲、水泥混凝土承受的传力杆压力,以及对路面板底拉应力的影响,采用布拉德伯利(R.D.Bradbury)传力杆实用设计验算公式和水泥混凝土路面三维有限元分析程序EverFE,对传力杆设置间距进行探讨。结合试验观测,认为当路面板厚度大于24 cm时,传力杆间距可以适当增大。这对节省传力杆钢筋用量、合理控制公路建设成本具有现实意义。     

预应力钢束锚固区局部应力分析及拉压杆模型的应用

钢束锚固区作为预应力构件的关键受力节点,长期以来一直是预应力混凝土桥梁量化计算的盲区,缺少成熟的设计理论。为了探寻一种较为准确、通用的设计方法,首先,对多种锚固区的受力特点进行了分析,通过横向对比多篇相关文献的内容,整理了拉压杆理论的计算过程,总结了拉压杆模型的设计方法和设计要点。接着,对一些关键参数的取用作了探讨与修正。最终,形成一套切实可行的拉压杆设计思路,为后续D区混凝土设计工作提供依据。     

沥青路面裂缝修补结构及受力特征研究

本文根据实际沥青路面裂缝修补的结构形式,建立有限元模型进行模拟,分析荷载作用下3种工况、4种宽度的裂缝修补结构内部的受力状态,包括剪应力、拉应力和压应力的最大值及其分布位置等。结果表明沥青路面裂缝修补结构内部受力破坏的界面位于修补材料与裂缝壁的粘结面,对灌缝材料与裂缝壁间的粘结性能要求高于对材料自身的力学性能要求;竖向荷载对剪应力有较大影响,而水平荷载则影响裂缝内部灌缝材料的拉压应力。建议在进行裂缝修补时可根据交通量特点选择相应性能要求的灌缝材料。