基于力学分析的隧道复合式路面设计指标

基于ABAQUS三维有限元分析方法,构建了矩形荷载作用下的隧道复合式路面力学分析模型,计算了不同沥青层厚度、沥青层模量、水泥混凝土层厚度、基岩模量、荷载大小以及层间接触状况等参数下的复合式路面结构响应,分析了复合式路面结构组合、材料性质与荷载参数对复合式路面力学特征的影响,提出了隧道复合式路面设计关键控制指标,以期为复合式路面结构设计提供理论依据。     

层间接触条件对柔性路面寿命预估的影响

从以往公路的使用情况来看,层间接触条件对路面结构的使用寿命有很大的影响.主要是层间分离使路面结构内部应力发生重新分布,导致路面结构受力更为不利.通过采用ANSYS有限元软件对典型的柔性路面结构模型进行应力、应变的计算,并结合AASHO和AI的路面疲劳寿命预估公式对路面寿命进行计算.按照常规的路面结构计算理论,选用层间光滑和层间完全连续状况对路面结构受力进行分析,并估算不同状况下的疲劳寿命.     

沥青路面动力响应影响因素有限元分析

应用有限元软件Abaqus,建立了沥青路面结构动力分析三维有限元模型,应用该模型,分析了温度、层间接触和荷载等因素对沥青路面结构动力响应的影响规律。结果表明:路面结构各层动力响应受温度的影响较为显著,随着温度降低,面层模量增大,面层层底由受压状态变为受拉状态;不同层间界面的层间接触状态对路面结构各层动力响应量的影响程度不同,基层层底拉应力受基层与底基层层间接触条件的影响最为显著;路面结构各动力响应量随轴重的增加均显著提高,各动力响应量峰值与荷载幅值之间近似呈线性增长关系,不同轴型作用的多轮荷载沿深度方向的叠加效应明显。     

混凝土砌块路面荷载扩散能力和弯沉影响因素分析

混凝土砌块路面(CBP)的顶层是离散和不连续的。在世界各地进行的试验表明,CBP对交通的反应方式在某种程度上与传统意义上的柔性或刚性路面的反应不同。混凝土砌块层间荷载扩散性主要取决于其各个组成部分之间的相互作用。利用ANSYS三维有限元模型可以为路面结构提供一个更加真实的承载行为的描述。利用有限元模型,不同的外部因素或者结构参数的影响可以系统地作为实际的工程应用的评价。通过三维有限元分析,确定砌块形状、尺寸、厚度及铺设方式等参数对砌块层的荷载扩散能力及弯沉的影响。     

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.     

隔离层对贫混凝土基层水泥混凝土路面结构力学性能的影响

结合清连路现场试验测定的基本参数,运用考虑层间接触模型的三维有限元方法,重点分析了车辆和温度荷载作用下,不同隔离层下贫混凝土基层水泥混凝土路面结构主要指标的变化规律。分析结果表明,隔离效果越好,车辆荷载作用下路面受力状态越不利;与车辆荷载情况相反,即隔离效果越好,温度荷载作用下路面受力状态越有利;超载使各结构层主要力学指标值都明显增大,是造成路面早期损坏的主要原因之一;通过比较,发现有限元方法与规范方法计算得到的温度应力差值较小,验证了利用有限元方法计算温度应力的可行性。     

基于人工神经网络和有限元混合模型的沥青路面结构裂缝扩展敏感性分析

本文使用有限元法(FEM)和人工神经网络(ANN)的混合方法对沥青路面结构裂缝扩展的敏感性进行分析。利用ABAQUS软件对沥青面层、基层、底基层和路基进行了二维有限元建模,进而使用扩展有限元法,模拟路面沥青层的开裂过程。人工神经网络需要输入结构层厚度、荷载值、模量等参数。神经网络所输入的数据是通过有限元模型分析得到,机器学习过程中非破坏性测试的目的是评估路面材料的特性和裂缝扩展的敏感性。本文研究认为,沥青层B2厚度的下降将显著地增加开裂扩展的速度,沥青层B1的厚度对路基层开裂影响不大。     

动荷载作用下材料阻尼参数对Top-Down裂缝疲劳寿命的影响分析

通过ABAQUS有限元软件建立带缝工作的二维路面模型,通过正弦波模拟车辆对路面的动荷载效应,通过虚拟闭合法,计算沥青路面Top-Down裂缝的应力强度因子K2,并探讨了考虑沥青混合料阻尼特征下,沥青路面的剪切型强度因子K2的变化规律,再进一步通过Paris模型,分析阻尼特征对Top-Down裂缝疲劳寿命的影响。以期为路面动态破坏研究提供一定的理论参考。     

山区重交通抗车辙路面结构优化研究

运用有限元软件对路面结构进行数值模拟,分别对荷载、坡度作用及层间接触状态作用下的层底应力进行分析,总结设计方法中存在的不足。针对如何提高基层适用性,减少路面车辙,对路面结构设计指标、参数和结构组合做出优化,为确保基层在不同使用条件下的良好适用性提供技术支持。     

AC＋RCC复合式路面研究

采用有限层元和三维等以元复合有限元方法对沥青混凝土与碾压混凝土复合式路面进行了荷载应力，温度翘曲应力分析，系统研究了沥青层厚对复合式路面中碾压混凝土板的荷载应力，温度梯度和疲劳寿命的影响，提出考虑荷载和温度综合作用的碾压混凝土疲劳并指出复合式路面的设计要点。     

大厚度半刚性基层层间接触状态对路表弯沉的影响分析

本文利用有限元理论,模拟FWD动载作用下大厚度半刚性基层路面结构的工作状态;计算得出了大厚度半刚性基层在不同参数、不同层间接触状态下路表弯沉盆的变化趋势;分析了在FWD动荷载作用下,基层层间接触状况对层状体系路面结构表面弯沉的影响规律。     

层间接触条件对沥青路面影响分析

提出层间粘结系数η,并对层间发生相对滑动条件下路面体响应的各分量进行了求解。分析柔性基层和半刚性基层路面结构的层间接触条件不同时,在不同的车型荷载及其不同的荷载分布情形下路面结构应力响应的差异。     

旧水泥砼路面加铺沥青层的三维有限元分析

应用Abaqus三维有限元分析软件,针对旧水泥砼路面进行直接加铺和增设应力吸收层后加铺沥青层两种处理方案,通过与原未改造路面对比,结合温度场,进行不同荷载作用下路面结构接缝弯沉和传荷能力分析,研究沥青加铺层结构强度和反射裂缝。结果表明,加铺沥青层后弯沉与传荷能力均有明显改善;温度场对旧砼路面弯沉和传荷能力的影响远大于荷载作用,加铺沥青层后弱化;结构强度指数能评价传荷能力,但对温度耦合下的超载有局限性;增设应力吸收层能有效阻止反射裂缝。     

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。     

CFG桩复合地基沉降数值模拟分析

利用大型通用有限元软件包ANSYS,建立了桩土相互作用的二维有限元和接触单元的非线性数值模型,得到了桩土沉降与荷载之间的关系,并与现场静载试验数据进行了分析比较,获得了褥垫层厚度及其压缩模量、桩和土体模量对桩土沉降的影响规律.该方法也为CFG桩复合地基设计提供了依据.     

级配碎石防反射裂缝层的性能分析

应用断裂力学理论对旧水泥砼路面沥青加铺层产生反射裂缝的原理进行了分析,建立了路面结构应力计算模型,通过有限元应力计算,表明采用级配碎石可减小裂缝处沥青加铺层的荷载应力,延缓反射裂缝的形成;对在旧水泥砼路面改造工程中设置级配碎石防反射裂缝层后路面变形及排水等性能进行了分析.     

长寿命路面应力吸收层有限元分析

在长寿命路面结构中,由于PCC板的接缝处为薄弱环节,容易引起面层的反射裂缝.为了缓解和抑制反射裂缝,延长路面结构使用寿命,在PCC板和AC层之间设置应力吸收层.该文应用Ansys有限元软件,分析计算荷载应力和温度应力对应力吸收层产生的影响及两者耦合作用对其的影响,并计算了层间板缝处的各种应力.     

旧水泥路面加铺沥青层结构力学特性分析

采用沥青加铺层结构是修补旧水泥路面的有效方法,由于旧水泥路面裂缝的存在,沥青加铺层易产生反射裂缝.建立三维有限元模型,对水泥混凝土路面加铺沥青层结构的受力特性进行了分析,通过分别改变加铺层厚度,夹层模量及轴载,得出加铺层应力响应的变化规律,并对不同加铺层结构在温度荷载耦合作用下的应力进行了对比分析.其结论对实际工程中选...     

层间状态对直接式PFCC-PCC路面应力分布影响分析

针对在原普通水泥混凝土(PCC)路面上实施聚丙烯纤维水泥混凝土(PFCC)加铺层的路面结构的层间状态对结构内荷载应力及温度应力的分布状况影响进行分析。首先,根据路面结构及温度场自然边界条件建立路面结构有限元模型;然后,通过改变不同结构层间的摩擦系数确定影响荷载应力分布的结构层;最后,通过采用不同的对流交换系数实现对层间分离温度应力分布状态的分析。结果表明:综合考虑结构层间分离作用对荷载应力和温度应力分布产生的影响,采取直接式加铺PFCC面层时应采取增大层间摩阻作用的措施,以延长路面结构的使用寿命。     

全厚式高模量沥青混凝土路面结构设计及力学分析

利用路面专用程序PADS计算全厚式高模量、全厚式普通和半刚性基层3种沥青混凝土路面结构厚度;根据弹性层状理论体系,建立了上述3种沥青混凝土路面结构三维有限元模型,对路面结构在荷载作用下的设计层层底应力状态进行对比分析;应用美国MEPDG推荐的沥青混凝土路面永久变形预估方法对沥青混凝土路面结构进行车辙预估,并对其疲劳寿命进行了计算.结果表明,全厚式高模量沥青混凝土路面结构能够有效减薄路面结构厚度,是抗车辙性能及疲劳性能综合最优的路面结构类型.