伸缩缝槽口混凝土受力特性及其构造优化研究

伸缩缝槽口混凝土的破坏会影响桥梁结构的安全使用。因此,为保证锚固区混凝土的耐久性,开展槽口混凝土受力特性及槽口构造尺寸对锚固区混凝土受力性能的影响研究,对槽口构造进行优化。文中采用ABAQUS有限元软件建立各荷载工况下的简化计算模型,进行研究分析。结果表明,伸缩缝锚固区混凝土应采用抗拉强度较高的混凝土材料;伸缩缝的埋置深度对伸缩缝锚固区混凝土的受力状况影响显著,当伸缩缝埋深由8 cm增加到18.6 cm时,混凝土拉应力减小30.54%,压应力减小45.85%;对伸缩缝槽口尺寸在深度方向宜取20～40 cm,伸缩缝槽口宽度设计尺寸取值宜取40～50 cm。     

基于“界面脱黏”的桥梁连续式伸缩缝力学分析

针对"界面脱黏"这种桥梁连续式伸缩缝最常见的一种病害,采用有限元方法,对双轮垂直荷载作用下的伸缩缝铺装层应力响应进行分析,并对不同荷载作用位置、界面接触状态、伸缩缝铺装与桥面铺装材料的模量比、伸缩缝铺装厚度及宽度变化下的界面法向拉应力进行探讨分析。结果表明,当荷载作用在伸缩缝铺装的一侧且轮迹边缘位于界面上时应力作用最大,通过选择柔性更大、变形协调更好的伸缩缝材料,并选择较厚的伸缩缝铺装、宽度选择45~50cm,并且将界面进行粗糙化处理才能有效地改善应力状态以减缓甚至避免"界面脱黏"病害。在此基础上,得出了连续式伸缩缝铺装参数设计方法,为实体工程的设计和施工提供了思路。     

沥青混凝土桥面铺装层间应力研究

为了减缓沥青混凝土桥面铺装病害,应用有限元软件ANSYS,通过建立8结点实体单元有限元模型,对沥青混凝土桥面铺装层间应力进行了分析。计算结果表明:沥青混凝土铺装厚度和模量、防水粘结层厚度和模量对铺装层间应力影响显著;层间应力随着超载比例的增加呈线性增长;水平荷载对横桥向剪应力影响较大。因此,在桥面铺装层设计和施工中,应选择合适的沥青混凝土铺装层材料和防水粘结层材料,并选择合理的厚度;运营过程中应严格控制超载和车速。     

贫混凝土基层沥青路面荷载应力有限元分析

为了研究贫混凝土沥青路面受力在不同路面结构和材料参数下的状况,通过三维有限元数值分析方法,分析了面层厚度、面层模量、应力吸收层厚度、应力吸收层模量和裂缝宽度对贫混凝土基层沥青面层层底应力的影响。路面结构计算与分析表明：在贫混凝土基层-沥青面层复合式路面结构中,适当增加沥青面层厚度对防治反射裂缝十分有效,而通过提高沥青面层强度的方法来减少反射裂缝效果不明显;一定厚度和模量的应力吸收层能有效降低沥青面层底面应力水平;贫混凝土基层裂缝宽度对沥青面层底面受力具有较大的影响。     

贫混凝土基层沥青路面温度应力数值分析

为了探讨贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度应力状况,利用三维有限元数值方法,分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量以及基层缩缝宽度对沥青路面温度应力的影响。结果表明:沥青面层厚度对路面温度应力有显著影响,但沥青面层模量对路面温度应力影响不明显;贫混凝土基层厚度和模量对温度应力影响不显著;基层缩缝宽度对路面温度应力有显著影响。适当增加沥青面层厚度对延缓反射裂缝十分有效,适当增加沥青面层模量对延缓反射裂缝只起到较小的作用;改变贫混凝土基层的厚度、模量对延缓反射裂缝作用不明显;适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著。     

移动车辆荷载作用下异型钢伸缩缝的动力学特性

为了分析桥梁伸缩缝在移动车辆荷载作用下的动力学特性,基于ABAQUS有限元分析软件建立起异型钢伸缩缝的数值模型,利用动力学计算方法模拟分析了异型钢伸缩缝在不同车速车辆荷载作用下的动力特性,同时研究了超载和型钢刚度变化对伸缩缝动力特性的影响效果。结果表明,伸缩缝在静力作用下的最大应力点产生在型钢边梁上,这与实际工程破坏相符;随着行车速度的增加,伸缩缝的最大应力值和变形量也随之增大,车速从40 km/h增加到100 km/h时,最大应力值增加了15%,最大变形量增加了25%;车辆超载会使伸缩缝产生较大的应力,车辆超载量越大,产生的最大应力也就越大,当超载率达到100%时,最大应力较标准轴载增大2倍;型钢边梁刚度的增大,可使伸缩缝应力降低1%左右。     

基于Abaqus的旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的力学研究

依据弹性层状体系理论,采用Abaqus程序建立三维有限元模型,分析旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的加铺层厚度、模量、地基模量变化,以及采取典型防治反射裂缝措施时接缝处沥青混凝土加铺层底最不利处的荷载应力状态。结果表明:在车辆荷载作用下,加铺层厚度的增加可以显著降低接缝处沥青加铺层底应力;随加铺层模量的增加,接缝处沥青层底应力逐渐增大;地基模量越小,在相同荷载作用下,加铺层内应力及弯沉越大;各种拟采用的防治反射裂缝措施中,7 cm级配沥青碎石辅以3 cm应力吸收层这种组合措施效果最佳。     

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.     

水泥混凝土桥面环氧沥青桥面铺装应力分析

针对预应力混凝土连续刚构桥,进行环氧沥青桥面铺装力学分析。按照弹性层状体系理论建立力学分析模型,采用在车辆荷载作用下的有限元计算方法,分析桥面铺装层中的最大拉应力、最大剪应力和最大应变,并分析了在不同铺装层厚度、不同模量及不同荷载情况下对应力与应变的影响,最后得出竖向拉应力大于水平向拉应力、横桥向剪应力大于顺桥向剪应力,以及汽车超载将导致铺装层早期损坏的研究结论。     

混凝土桥面沥青铺装层对防水层剪应力影响分析

应用有限元方法,对在车辆荷载作用下的桥面铺装结构体系中的沥青混凝土面层和其下的防水层进行剪应力计算,并且计算分析了改变沥青混凝土面层厚度、弹性模量和泊松比等参数对防水层剪应力的影响。依据计算结果提出了在以抗剪强度为验算指标的桥面沥青混凝土铺装设计方法中关于抗剪强度指标的建议。     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。     

基于应力强度因子的旧水泥路面沥青加铺层反射开裂特性研究

在路面改造中,旧水泥路面加铺沥青是一种十分有效的方法,但容易出现反射裂纹的问题。该文运用断裂力学和有限元数值模拟相结合的方法,研究在交通载荷作用下沥青表层反射裂纹扩展情况。通过应力强度因子对产生病害的路面进行了疲劳断裂寿命预估。探讨了裂纹反射深度、沥青加铺层弹性模量和厚度对产生病害路面疲劳断裂寿命的影响。研究表明:反射裂缝在交通载荷作用下以Ⅰ和Ⅱ型扩展为主;整个反射裂纹上最危险点在裂纹的边缘,比较容易发生裂纹扩展;交通载荷作用在水泥混凝土板边缘处对路面破坏最严重;反射深度越深,剩余的疲劳断裂寿命越少;增加沥青加铺层的厚度和降低沥青加铺层的弹性模量能够增加其疲劳断裂寿命;相比改变加铺层弹性模量,增加加铺层厚度对于路面的疲劳断裂寿命影响更明显。     

超载作用下沥青混凝土路面的受力特性分析

根据佛开高速公路沥青混凝土路面破损情况,应用弹性层状体系理论分析沥青混凝土路面在超载作用下的应力和变形,从理论上探讨超载车辆对路面的受力特性和疲劳寿命产生的影响.     

不同影响因素下桥面防水层最大剪应力变化规律研究

应用有限元方法,对在车辆荷载作用下的桥面铺装结构体系中的沥青混凝土面层和其下的防水层进行剪应力计算,并且计算分析了改变沥青混凝土面层厚度、弹性模量和泊松比等参数对防水层剪应力的影响。依据计算结果提出了在以抗剪强度为验算指标的桥面沥青混凝土铺装设计方法中关于抗剪强度指标的建议。     

连续刚构桥桥面铺装局部分析

本文有针对地选取连续刚构桥沥青混凝土桥面铺装层最不利荷载位置,分别以最大水平拉应力、最大竖向拉应力和最大剪应力为控制指标,获取沥青混凝土桥面铺装层受铺装厚度、混合料模量及超载等因素的线性影响规律,从而为连续刚构桥沥青混凝土桥面铺装层的设计施工提供参考依据。     

沥青混凝土温度应力影响因素分析

通过试验路观测沥青道路结构内实际温度值,总结道路结构内实际温度分布情况及变化规律。在此基础上建立低温下沥青混凝土道路热—结构耦合三维有限元模型,分析降温幅度、沥青面层及基层参数对沥青混凝土路面温度应力的影响规律。此外,还考虑了沥青面层与基层间的接触状况对温度应力的影响。结果表明:降温幅度的变化对道路结构内所引起的温度应力产生的影响最大;沥青面层模量及面层温缩系数的变化对结构内的温度应力影响较大;而沥青面层厚度、基层厚度及基层模量的变化对结构内的温度应力影响都有限,当这些参数值发生变化时,温度应力基本保持不变;层间接触状态的变化对路面结构的力学响应有一定的影响,特别是层间接触状态不同的接触界面。     

混凝土简支箱梁桥面铺装在三角垫层影响下应力分析

采用三维有限元分析程序,对混凝土简支箱梁桥实体建模,考虑车辆荷载作用的最不利荷载位置,分析研究了荷载偏心作用下混凝土垫层厚度以及横坡坡度变化对沥青铺装层与水泥混凝土垫层接触层间应力的分布规律。分析表明,随着垫层厚度以及横坡坡度增加,沥青铺装层内第一主应力、层间法向拉拔力、顺桥向及横桥向剪切应力均有所降低,但垫层最薄处厚度不宜低于3cm。考虑结构恒载因素,垫层厚度也不宜太大,建议对于混凝土简支箱梁桥三角垫层最小厚度设计值采用3~4cm,垫层横坡坡度范围宜采用2%~3%。     

桥梁无缝伸缩缝技术应用的探讨

针对近年来桥梁伸缩缝破坏越来越多,修复难度大、又要局部或全部封闭交通、影响车辆通行及安全的问题,借鉴国外经验,采用高弹性特种沥青混合料替换原桥梁伸缩缝及锚固区混凝土,使桥梁伸缩缝的更换达到了工艺简单、施工快捷、承载能力强的良好效果。     

动载作用下旧沥青路面加铺混凝土路面结构力学响应分析

为了研究旧沥青路面加铺混凝土路面结构在动态荷载作用下的力学响应,利用有限元软件ANSYS建立了加铺后的路面结构有限元模型,并对模型采用了full法进行求解,通过对模型施加半正弦动态荷载,研究了旧路、加铺层的设计参数和荷载运行速度对加铺后路面结构的瞬态动力学响应,并对混凝土加铺层拉应力进行了时间历程分析。结果表明,荷载驶过混凝土加铺层瞬间会对混凝土板块形成明显的冲击作用,速度越快造成的冲击效果越不明显,旧路沥青层动弹性模量对混凝土加铺层最大拉应力影响较低,综合地基的回弹模量和沥青层厚度对最大拉应力影响较高,加铺层厚度的变化大于加铺层动弹性模量变化对拉应力的影响。     

参数变化对沥青混凝土路面结构动力响应的影响分析

为了分析路面结构参数变化对沥青混凝土路面结构动力响应的影响,采用有限元软件ABAQUS将汽车荷载简化为移动的均布荷载,用8节点等参元模拟路面结构,改变结构层厚度、弹性模量、泊松比等参数以及行车速度对路面结构进行动力分析.通过大量的数值模拟表明,路面各结构层厚度以及弹性模量的增加都会使路表最大弯沉减小,基层泊松比增大时路表最大弯沉呈增大趋势,其他结构层泊松比的增大则使路表最大弯沉呈减小趋势,且经过仿真发现车辆以90 km/h的速度通过时路表最大弯沉和上面层的最大拉应力均较小.