考虑水平荷载的公路隧道复合式路面表面拉应力分析

针对目前隧道复合式沥青路面表面出现受拉破坏的现象,为了揭示沥青层表面破坏的力学机理,运用三维有限元方法建立隧道复合式路面结构与荷载模型,分析垂直荷载与水平荷载综合作用下沥青层表面的拉应力,得出了影响沥青层表面拉应力的影响因素。并据此提出延长隧道复合式路面使用寿命的措施。     

地下道路复合式路面结构力学分析

通过对地下道路复合式路面结构的分析,建立了地下道路沥青砼面层（AC）＋连续配筋砼基层（CRC）复合式路面的有限元分析模型,分别对路表回弹弯沉、沥青层底面弯拉应变（力）、沥青层内及沥青层底最大剪应力、CRC层底荷载应力、路基顶面压应变等力学指标进行分析,进而提出了最佳的复合式路面结构层厚度,使地下复合式路面能更好地适应其使用场所。     

水泥混凝土路面拓宽结构设计的力学分析

针对水泥混凝土路面拓宽结构的受力特征,通过现行设计规范中复合式路面疲劳应力验算、采用有限元对等厚度及变厚度拼接面板板边(纵向板中)位置的拉应力、拉杆受力计算和接缝剪应力的验算。结果表明:采用等厚度拼接方案板边纵向拉应力小于变厚度结构,拉杆受拉应力及接缝位置剪应力则大于变厚度拼接方案,但仍可满足沥青罩面抗剪强度的设计要求。     

水泥混凝土拓宽罩面工程碾压混凝土刚性基层应用研究

针对水泥混凝土路面拓宽罩面结构的受力特征,通过现行设计规范中复合式路面疲劳应力验算、采用有限元对碾压混凝土刚性基层拼接面板板边(纵向板中)位置的拉应力、拉杆受力计算和接缝剪应力的验算.结果表明,尽管随着汽车荷载作用位置不同,沥青罩面层底、混凝土板顶和拉杆的受力有所差异,但均可满足沥青罩面抗剪强度的计算要求.     

沉管隧道沥青路面服役现状及病害分析

为解决我国沉管隧道沥青路面实践经验缺乏等问题，以文献查阅、交流问询、实地观察和现场检测相结合的方式，对港珠澳大桥海底隧道、韩国釜山海底隧道等国内外12座沉管隧道沥青路面服役现状进行调研，对病害原因进行分析。结果表明： 1）沉管隧道沥青路面车辙病害并不突出，路面最低温度比区域自然环境最低气温高约6 ℃，最高温度与区域自然环境最高气温相当，服役温度通常不超过40 ℃； 2）裂缝是沉管隧道沥青路面最为典型的病害之一，沉管隧道管节和节段接缝处是沥青路面受力的薄弱环节，易开裂破损； 3）存在路面平整度较差、抗滑性能衰减突出、隧道口易形成坑槽病害等问题； 4）对于新建沉管隧道，宜根据隧道结构条件、环境条件和交通条件进行力学分析，对节段和管节接缝处沥青路面进行细部设计； 5）对于沉管隧道上面层沥青混合料，宜采用较大公称粒径的SMA以及耐磨性能更优的集料； 6）对于隧道口上面层沥青混合料，应具有良好的抗水侵害能力。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力分析

目前旧水泥混凝土路面的改造工程中,采用沥青加铺层是比较常见的方案,并在其间设置应力吸收层来控制反射裂缝。利用BISAR30程序分析了应力吸收层厚度和模量变化,对旧水泥混凝土路面非接缝和非裂缝区沥青加铺层结构应力的影响。计算结果表明:随着应力吸收层厚度的增加,沥青加铺层的路表弯沉和层底拉应力也不断地增加,并使路面内部的拉应力和剪应力均有不同程度的增大,且随着应力吸收层模量的增大,沥青加铺层内部的路表弯沉和层底拉应力及路面内部应力和剪应力均有不同程度的减小。     

接缝对旧水泥混凝土破碎板加铺层结构内力影响分析

旧水泥混凝土路面存在的接缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最为直接的原因之一.为此,建立三维有限元模型,分析了水泥混凝土破碎板裂缝接触状态,系统研究了水泥混凝土路面破碎后接缝变化对破碎板沥青加铺层结构荷载应力及温度应力的影响规律.结果表明:接缝宽度的适当减小虽然使加铺层接缝两侧弯沉值有所增加,但有利于降低加铺层中的荷载应力、温度应力,特别是大大降低弯沉差.建议在旧水泥混凝土板破碎实际施工中,尽量减小接缝宽度.     

超长沉管隧道地震响应快速分析方法研究

在分析一般隧道结构与沉管隧道的不同点及动力响应差异基础上,明确了沉管隧道地震响应能否准确模拟主要取决于管节接头和节段接头的非线性、地基刚度计算及边界条件处理等;在此基础上建立了超长沉管隧道地震响应快速分析方法,关键点包括基于地震水准的地基刚度计算方法、管节接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、节段接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、初始水压力及止水带橡胶松弛影响考虑方法等;然后,基于超长沉管隧道地震响应快速分析方法,对港珠澳大桥超长沉管隧道进行了升温及降温工况下沉管隧道地震响应分析,明确了最不利位置为隧道斜坡段,指出了两侧GINA止水带地震变形量和剪力键剪力为抗震薄弱位置,揭示了节段式沉管隧道温度敏感性。课题研究建立的超长沉管隧道地震响应快速分析方法,能够实现沉管隧道设计与计算的互动,便于工程应用。     

水泥混凝土路面结构接缝传荷能力分析

采用Winkler地基不等平面尺寸双层板模型,分析了层间接触条件、基层超宽、结构组合等对接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的影响.比较了双层路面结构与单层路面结构在基层超宽情况下,接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的差异.结果表明,层间结合,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响很小;层间可分离,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响比较显著.揭示了基层超宽在层间接触可分离情况下,弯沉传荷效率变幅△LT及应力折减系数变幅Δλσ随接缝剪切刚度Cw的变化规律.分析结果可用于水泥混凝土路面接缝传荷评价.     

武英高速公路汉新试验路段路面结构组合设计

依托武英高速公路汉新段试验路段,分别采用AC13（重交沥青）和AC13（改性沥青）为基体进行水泥灌浆,设计水泥灌浆沥青混凝土下面层,在其上加铺OGFC上面层,形成半柔性面层的复合式路面,然后对典型路面结构进行了弯沉和层底弯拉应力分析。结果表明,基于半柔性面层的复合式路面性能完全能够达到设计要求。     

城市地下道路复合式路面结构设计方法研究

该文首先在对城市道路交通组成特点分析的基础上,给出了新的地下道路轴载换算标准,然后利用疲劳等效原则,确定路面结构轴载换算方法。应用ANSYS力学分析软件分析了复合式路面结构AC、CRC模量及AC层厚度对AC层底拉应变、CRC板底弯拉应力和复合式路面层间剪应力的影响。然后提出了CRC+AC复合式路面结构的设计方法,并建立较为系统的设计步骤和流程。     

水平荷载对复合路面沥青加铺层结构的影响

根据实测车轮接地压力简化分布形式,采用ABAQUS有限元软件建立了PCC＋AC复合路面有限元三维分析模型,考虑最不利荷位和水平力系数进行复合路面沥青加铺层力学响应的数值分析。结果表明：与仅考虑垂直荷载的传统分析相比,不同的力学指标对应的最不利荷位不同。考虑水平荷载后各力学响应指标随着水平力系数的增加而快速增大,影响程度从高至低依次是最大拉应力、最大拉应变、接缝两侧的弯沉差、MISES等效应力、最大剪应力;当水平力系数≥0．2时,加铺层中的最大拉应力和拉应变的位置将由层底转到层表（增加“表”字）面,此时加铺层表面比层底更容易产生张拉裂缝。     

沉管隧道管节结构耐火保护技术

本文通过对现有隧道结构防火技术进行了技术经济比较,依托构件与实体隧道火灾试验平台,开展了沉管隧道管节构件耐火保护试验,提出了港珠澳沉管隧道管节结构耐火保护技术建议方案。     

沉管隧道管节接头数值模拟方法

通过对沉管接头构件包括GINA止水带、钢剪切键、混凝土剪切键建立精细化模型进行多工况数值模拟,得到相应构件的应力和变形结果,给出对应的管节接头构件刚度参数,为复杂三维模型中的沉管隧道管节接头简化模拟提供依据。根据构件精细化数值分析的结果,得到管节接头变形控制指标。在三维地层结构模型中,采用实体单元模拟土体,壳单元模拟管节,采用精细化构件模型得到的刚度作为壳铰接单元的参数模拟管节接头,所提出的模拟方法可为类似工程的设计施工提供参考。     

基于BISAR软件的半柔性复合路面层间粘结力分析

为研究半柔性复合路面层间粘结力对路面结构层应力的影响.通过拟定路面交通量以及材料参数,通过BISAR软件进行设计路面典型结构层计算,设计出以半柔性复合材料作为上面层的典型结构层以及沥青路面结构层,并研究层间粘结对半柔性复合路面弯沉、剪应力、行车方向拉应力和荷载方向拉应力的影响.结果表明层间粘结对半柔性复合路面弯沉、剪应力分布具有一定影响,建议在设计时将层间粘结作为重点考虑指标之一.     

层间脱空时水泥混凝土路面的荷载应力特征

针对水泥混凝土路面层间脱空问题,采用有限元方法,建立了弹性半空间地基上考虑脱空的三维路面结构模型,计算了板角、接缝和板中3种脱空位置处脱空面积对面层荷载应力的影响。结果表明:对于板角脱空,脱空长度与宽度接近时,面层荷载应力最大;对于接缝中部脱空,平行于接缝方向的脱空越多,面层应力分布越不利;对于板中脱空,面层应力对脱空形状的敏感性较低。无论脱空位置如何,面层底部最大弯拉应力均随脱空面积、荷载大小的增加而增大,但与板角脱空和接缝脱空相比,板中脱空对面层应力的影响较小。     

沉管隧道纵向地震易损性分析方法

目前沉管隧道抗震性能设计仅限于横断面分析,缺乏面向沉管隧道纵向抗震性能评估的地震易损性分析方法。为此,建立沉管隧道纵向地震易损性分析方法及评估指标。首先,合理考虑沉管隧道结构特征及接头构造,给出了纵向地震易损性分析模型,其中沉管管节结构采用宏观梁单元模拟,沉管接头采用细观精细化模型模拟,宏-细观模型之间需满足连续性约束方程,地层采用非线性弹簧单元模拟,并通过等效线性化方法来描述地层的非线性特征;其次,根据隧道所处场地的地震动特征选择合适的地震动输入,以及相应的地震动强度指标和结构损伤指标,建立基于增量动力分析的纵向地震易损性评估方法及分析流程,可以依据沉管隧道的不同极限状态定义获得用于纵向抗震性能评估的易损性曲线;最后,以某沉管隧道为应用实例,基于该方法建立了沉管隧道纵向地震易损性分析模型及评估指标,通过计算分析得到了表征隧道纵向抗震性能的地震易损性曲线,并开展多因素分析进而揭示了管节分段长度、地震动输入方向、地层-结构相对刚度比等关键参数的影响规律。结果表明：沉管隧道所处场地位置处的峰值速度是反映隧道纵向地震易损性特征的最优地震动强度参数;沉管隧道地震易损性与输入地震动波长有关,且管...     

碎石化水泥混凝土路面加铺层结构研究与设计

该文采用有限元法建立了碎石化条件下混凝土路面二维平面应变模型,对标准轴载和超载条件下不同类型加铺层结构的力学响应进行了计算,分析了路面弯沉、层底拉应力、层底拉应变等指标,提出半刚性基层加碎石化沥青薄层结构的有关建议。     

水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能研究

该文介绍了水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能的研究。为了解不同措施延缓水泥混凝土路面加铺沥青层结构反射裂缝的效果,建立了考虑接缝传荷能力的水泥混凝土路面加铺沥青面层结构三维有限元分析模型,以Paris裂缝扩展寿命描述反射裂缝扩展。研究发现各种措施扩展寿命大小差异与接缝弯沉差有关。防裂贴与应力吸收层组合结构的扩展寿命最大,土工布与防裂贴扩展寿命接近。不同防反措施扩展寿命随接缝弯沉差的衰减速率大小为:防裂贴加应力吸收层,应力吸收层,玻纤格栅,土工布,直接加铺。     

层间接触位置和状态对沥青路面力学指标的影响

为研究沥青路面层间接触位置和接触状态对路面结构内力学指标的影响,选择典型的高速公路半刚性基层路面结构,利用BISAR3.0软件计算分析不同层间接触位置时的路面力学指标,并探讨不同基面层接触状态下沥青路面力学响应和疲劳寿命的变化规律。结果表明:面层与面层、面层与基层、基层与底基层之间在完全光滑时对拉应力、拉应变、剪应力影响显著,弯沉受层间接触位置的影响变化不大;随着基面层间滑动系数的增加,路面结构内的应力、应变逐渐增大,在完全滑动时下面层底的拉应力、剪应力和拉应变分别是完全连续时的2.93倍、2.45倍和69.36倍;在基面层间滑动系数小于0.6时沥青路面的疲劳寿命降幅较小,随后降幅逐渐增大,当基面层间完全光滑时,疲劳寿命较完全连续时下降44.5%。