机场水泥混凝土道面荷载应力实用计算公式

为建立军用机场水泥混凝土道面在机轮荷载作用下的应力计算公式.通过对有限元程序计算结果进行回归分析,确定计算公式的待定系数和指数值;得出荷载应力的实用公式.该公式对于机轮荷载的应力计算有着较高的精度,为采用可靠度理论进行机场道面设计提供了依据.     

军用机场水泥混凝土道面结构参数变异性

机场水泥混凝土道面结构参数包括板厚、混凝土弯拉强度和弯拉弹性模量、地基反应模量。用钻孔取芯样测板厚,并加工成标准圆柱体试件做劈拉试验,根据试验结果计算出混凝土弯拉强度;用测得的动弯沉反算出地基反应模量。以一个机场的道面作为样本,经概率分布检验,板厚和混凝土弯拉强度符合正态分布;地基反映模量符合对数正态分布。在40多个机场实测道面参数的基础上,得到了所测机场道面结构参数的概率分布的均值和均方差,并确定了道面结构参数的变异范围。提出了各级机场水泥混凝土道面的目标可靠度的建议值,推荐了道面结构参数变异水平分级。     

改性聚酯纤维混凝土在机场跑道改建中的应用

为了研究道面改性聚酯纤维混凝土早期抗裂性能,提出了道面合成纤维混凝土早期抗裂性能的试验方法,进行了改性聚酯纤维的规格、掺量和搅拌时间等阻裂性的试验.纤维规格对裂缝面积影响最大,纤维掺量对裂缝影响次之.在试验结果的基础上,确定了某机场道面改性聚酯纤维混凝土的配合比,成功地解决了该机场道面混凝土早期裂缝问题.     

聚丙烯腈纤维增强水泥混凝土的抗弯性能

为了研究将体积掺率0．085％～0．17％的聚丙烯腈纤维(PAN)掺入水泥混凝土后，对硬化混凝土力学性能的效用，试验研究了新拌纤维混凝土的坍落度和容重，测定了纤维混凝土的抗压强度、弹性模量、抗劈裂强度；基于美国ASTM及日本JCI方法，用四点弯曲梁测得了抗弯初裂强度、抗弯拉强度和抗弯韧性等。试验证明：聚丙烯腈纤维能够均匀地分散在混凝土中，纤维混凝土无离析现象；该纤维对混凝土具有良好的增韧效应和一定的增强效应。腈纶纤维使混凝土由脆性破坏变为有较好的延展性，可用于修建高等级水泥混凝土路面、桥梁面板、机场道面、堆石坝面板和抗震防爆结构等。     

基于弹塑性理论的水泥混凝土韧性研究

本文以增强混凝土的韧性为出发点,结合材料弹塑性理论,考虑通过纤维和废旧胶粉共混,利用纤维的高抗拉和高延性以及橡胶的高弹性来对水泥混凝土进行改性。试验选取颗粒粒径为20目的胶粉,聚丙烯纤维按照一定比例掺入混凝土中,通过压折比、弹性模量、弯曲韧性来评价胶粉纤维改善水泥混凝土的韧性。试验结果表明：在普通水泥混凝土中掺加胶粉和纤维后,可使混凝土的压折比降低、弹性模量降低、提高混凝土的冲击韧性和变形能力。从而达到提高混凝土韧性的目的。     

基于弹塑性理论的水泥混凝土韧性研究

本文以增强混凝土的韧性为出发点,结合材料弹塑性理论,考虑通过纤维和废旧胶粉共混,利用纤维的高抗拉和高延性以及橡胶的高弹性来对水泥混凝土进行改性。试验选取颗粒粒径为20目的胶粉,聚丙烯纤维按照一定比例掺入混凝土中,通过压折比、弹性模量、弯曲韧性来评价胶粉纤维改善水泥混凝土的韧性。试验结果表明：在普通水泥混凝土中掺加胶粉和纤维后,可使混凝土的压折比降低、弹性模量降低、提高混凝土的冲击韧性和变形能力。从而达到提高混凝土韧性的目的。     

聚丙烯纤维对机场道面混凝土性能的影响

探讨了聚丙烯纤维对机场道面混凝土性能的影响。通过试验分析发现:掺入适量的聚丙烯纤维可以提高机场道面混凝土的力学性能和耐久性能,减少机场道面的开裂。     

寒冷地区机场道面混凝土的冻融试验研究

针对我国寒冷地区机场道面混凝土受冻融循环破坏造成耐久性不良的现象,通过快冻法进行了道面混凝土的冻融循环试验,以及冻融前后强度、动弹性模量和质量损失的对比分析。结果表明:冻融循环对道面混凝土抗折强度影响较明显,掺引气减水剂的道面混凝土可提高抗冻抗渗性,改善耐久性,可应用于寒冷地区的机场道面工程。     

哑铃形钢管混凝土截面抗弯塑性发展能力研究

结合纤维模型法研究建立了哑铃形钢管混凝土拱桥拱肋截面受弯塑性发展系数和抗弯承载力计算公式。首先,通过合理遴选钢管和混凝土的本构关系,建立了哑铃形钢管混凝土构件抗弯承载力分析的纤维模型法,并利用试验数据验证了方法的准确性;进而,基于钢管混凝土统一理论,借助塑性发展系数表征截面在弯矩作用下的塑性发展能力,并利用纤维模型法分析了截面高度、钢管和混凝土强度、钢管壁厚和套箍系数对塑性发展系数的影响规律,最终选定套箍系数作为参数建立塑性发展系数表达式;最后,基于新建的塑性发展系数表达式建立了哑铃形钢管混凝土构件抗弯承载力计算公式,并将计算结果与试验结果进行对比。研究表明,建立的纤维模型法能够准确计算哑铃形钢管混凝土构件的抗弯承载力,塑性发展系数与套箍系数之间具有较强的非线性相关关系,所建立的抗弯承载力计算公式结果与试验结果吻合良好。     

FRP约束高强混凝土矩形柱应力-应变关系研究

为进一步研究FRP(纤维增强复合材料)约束后高强混凝土矩形柱的应力-应变关系,在国内外试验研究的基础上,分析了FRP约束高强混凝土矩形柱的受力特点及其约束原理,对已有FRP约束后混凝土峰值应力和应变的提高系数进行修正,给出FRP约束后高强混凝土峰值应力和应变的计算公式,该计算公式较全面的考虑了各参数的影响且与已有试验结果吻合较好,基于该公式给出FRP约束后高强混凝土应力-应变关系计算模型,此计算模型与已有试验值吻合较好,证明了该模型的准确性较高.     

中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究

基于给定的核心混凝土和钢材的三轴本构模型,设定构件内、外两层钢管使用相同的钢材,并考虑核心混凝土和钢管变形协调,应用连续介质力学理论,对中空夹层钢管混凝土短柱进行了弹塑性全过程理论分析,建立了中空夹层钢管混凝土短柱组合弹性模量理论计算公式和应力-应变关系全曲线的理论计算模型。该计算模型形式简单,参数少易确定,便于程序化实现,并与文献资料的试验结果进行了比较,结果表明,该模型能较好地反映试验规律以及组合构件材料物理性能的优点,为中空夹层钢管混凝土组合结构进一步研究奠定了基础。     

短玻璃纤维增强PA66的各向异性拉伸模量和本构方程研究

对30%玻璃纤维增强PA66,应用Mori-Tanaka单向短纤维复合材料弹性模量预测模型,引入纤维混杂因子δ,建立了弹性模量的半经验预测模型,模型预测结果与试验结果吻合,该模型可以对材料的弹性性能进行很好的预估计算;应用Weibull三参数模型建立了材料在0°和90°方向的拉伸应力-应变关系;应用45°拉伸试验结果给出了材料面内剪切应力-应变关系;由此建立了一种短玻璃纤维增强PA66的拉伸本构方程。     

水泥混凝土修补道面结构参数敏感性分析

为研究尺寸和厚度等因素对水泥混凝土道面修补效果的影响,运用Ansys有限元软件建立混凝土道面板的修补模型,分别对单轮和温度荷载作用下新旧道面之间的黏结应力进行计算分析,改变道面板修补尺寸、厚度、温度、混凝土弹性模量和膨胀系数等参数,探究道面板水平和竖直黏结面黏结应力对这些参数的敏感性。结果表明:修补混凝土的长宽比接近于1时,水平黏结面的剪切应力和竖直黏结面的拉应力都达到最小值;0.06～0.08 m的修补厚度,可以保证修补结构具有合理的受力状态;当外界温度上升时,修补混凝土发生膨胀,水平黏结面产生剪切应力,竖直黏结面产生压应力;选用与旧混凝土弹性模量相近的材料有利于减小黏结面的应力;进行道面修补时必须选用与旧混凝土膨胀系数一致的材料,防止产生过大应力导致修补黏结面的破坏。     

水泥混凝土路面温度应力影响因素的有限元分析

利用ansys12.0有限元软件建立考虑层间接触条件的水泥混凝土道面结构三维实体模型,主要分析了道面面板尺寸、厚度、弹性模量、温度梯度和线膨胀系数等因素对面板中温度应力的影响规律,研究结果可为水泥混凝土道面的设计和使用提供参考。     

五河口斜拉桥高性能混凝土长期变形试验研究

五河口斜拉桥主桥和索塔高性能混凝土徐变试验研究,给出了三个配比混凝土的瞬时弹性模量、徐变度、收缩变形和线膨胀系数,依据测试结果提出混凝土的弹性模量、徐变度和徐变系数计算公式。分析认为,混凝土的早期强度和弹性模量相对较高,徐变系数较低,对减少预应力损失和构造物后期变形、加快工程进程都是有利的;测试结果合理可信,计算公式拟合精度高,报告提供的测值及公式可作应用参考。     

土工格栅包裹碎石桩力学特性数值模拟分析

为了研究加筋包裹碎石桩中土工格栅和碎石的力学参数对桩体承载性能的影响程度,基于室内试验建立ABAQUS三维有限元计算模型,分析碎石内摩擦角、碎石弹性模量和土工格栅弹性模量对桩体承载力、桩身侧向变形和桩土应力比的影响,探讨分析了3个参数提高桩体承载性能的作用机理。结果表明:碎石内摩擦角对加筋包裹碎石桩的桩体承载力的敏感度最高,碎石弹性模量对桩土应力比的敏感度最高,土工格栅弹性模量对桩身最大侧向变形的敏感度最高;碎石内摩擦角、土工格栅弹性模量、碎石弹性模量对于桩体承载性能的影响分别主要表现为提高桩体承载力、减小桩身侧向变形,以及提高桩土应力比、增强桩身荷载传递性能。     

PAN纤维对排水性沥青混凝土抗车辙性能的影响

为提高排水性沥青路面抗变形性能,利用高性能纤维-聚丙烯晴纤维(PAN)对多孔沥青混合料进行路用改性。通过构建的纤维增效沥青混凝土的黏弹性模型,推导出材料力学分析模型的本构关系及其松弛模量、蠕变柔量的理论表达式。利用车辙试验,获取各个温度下多孔沥青混合料本构模型的基本参数,并将该预测模型推广到有限元仿真分析。纤维掺入比、长径比和材料的弹性模量对沥青混凝土抗形变的能力研究表明:PAN纤维掺入量、比半径对排水性沥青混凝土的蠕变柔量和松弛模量增效作用较大,而纤维弹性模量的增效作用较小。在试验范围,多孔沥青混凝土(OGFC-13)的聚丙烯晴纤维(PAN)最佳掺入比、长径比分别为0.3%～0.4%、900。因此,施工中纤维的和易性与分散性不足,是制约纤维对大孔隙沥青混凝土路用性能增强的主要因素。     

钢管混凝土拱桥极限承载力分析的自适应方法

针对现行钢管混凝土结构极限承载力分析的增量非线性有限元法主要依据钢管混凝土的弹塑性本构关系建立非线性迭代计算公式,其计算原理复杂、效率低,难以满足工程设计和分析要求的状况,建立了钢管混凝土拱桥结构极限承载力分析的自适应弹性模量缩减法。首先对不同受力条件下材性差异较大的圆形截面钢管混凝土构件,根据统一理论和承载力相关方程确定了构件的广义屈服函数,进而利用全面试验法在广义屈服面上设置配点,并在极值点附近加密配点,通过回归分析建立了齐次广义屈服函数,据此定义了单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,提出了钢管混凝土拱桥高承载单元的自适应识别准则。然后,利用变形能守恒原则建立了弹性模量调整策略,通过自适应缩减高承载单元的弹性模量模拟结构在加载过程中的刚度损伤,并利用线弹性迭代分析计算钢管混凝土拱桥的极限承载力。最后讨论了离散单元数量、荷载分布方式以及广义屈服函数的齐次性对结果的影响,并将该方法与模型试验及增量非线性有限元法的计算结果开展了对比分析。研究表明:该方法能够体现钢管混凝土不同材料纤维在受力变形过程中的自适应调整能力,并通过对拱桥结构损伤演化的自适应模拟取得较高的计算精度和计算效率。     

纤维沥青混凝土的等效劲度模量

根据复合材料细观力学理论探讨了低温条件下纤维沥青混凝土的等效劲度模量的分析方法。应用Y．H．Zhao和G．J．Weng提出的纤维增强复合材料的等效模量公式，计算了具有不同纤维掺量的沥青混凝土在不同温度状态下的等效劲度模量，对计算结果与劈裂试验结果进行了比较和误差分析。从温度、纤维掺量和纤维性状3个方面分析误差产生的原因，其中温度为主要影响因素，而纤维本身的性能对结果误差基本没有影响，根据误差分析结果提出计入温度影响的纤维沥青混凝土等效模量公式，通过修正公式计算得到的结果与试验结果取得较好的一致性。     

结合梁桥面板混凝土收缩应力评定

灌河大桥为钢-混结合梁斜拉桥。为分析该桥桥面板混凝土收缩应力水平,分别通过试验测定和理论计算公式,得到混凝土前期收缩应变时程曲线和弹性模量时程曲线,根据收缩应变结果进行有限元模拟,得到混凝土前期和后期收缩应力,并对结合梁桥面板混凝土的收缩应力进行评定。结果表明:灌河大桥桥面板混凝土前期收缩量和收缩应力的试验结果大于JTG D62-2004规范公式计算结果;采用杆系模型得到桥面板混凝土顺桥向后期收缩应力最大值为1.5MPa,采用板壳模型得到桥面板混凝土应力最大值顺桥向为1.5MPa、横桥向为2.2MPa,需要采取有效措施以减小桥面板的收缩应力。