温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。     

岩堆中品字型桩基托梁的力学特性分析

以某陡坡岩堆路基工程的品字型支挡结构为对象，运用有限元软件，分析品字型支挡结构的力学特性。在施工和运营阶段，对品字型支挡结构的变形和应力进行分析，研究发现托梁对桩基的变形有协调作用，背坡面的桩基水平应力大于迎坡面，而竖向应力则恰好相反，衡重式挡墙平台处存在应力集中现象；对潜在滑动面进行了研究分析，发现品字型支挡结构不适用于治理不稳定岩土体，需对桩前岩土体稳定性进行评价分析。     

泥石流冲击作用下路基的毁损机制研究

泥石流是我国常见的一种地质灾害.位于泥石流区的公路路基常常由于受到泥石流的冲击而毁损严重,甚至导致交通的中断.泥石流冲击路基是一个复杂的三维问题,通过分层法将其简化为平面问题,建立了泥石流冲击作用下路基毁损的力学模型,并通过稳定性分析和叠加原理得到了确定冲击坑形状的计算方法.最后通过将泥石流冲击坑的形状与路基自稳的临界...     

低温-重载耦合作用下钢桥面铺装力学特性

针对钢桥面环氧沥青混凝土铺装结构,建立正交异性钢桥面铺装三维力学模型,研究低温-重载耦合作用下钢桥面铺装的力学特性,并与不考虑温度作用的结果进行对比分析。结果表明,低温-重载耦合作用下钢桥面铺装拉应力显著增大,最大拉应力可达荷载单独作用的四倍。     

品字型与直线型桩基力学特性对比分析

以某工程的陡坡岩堆路基治理为依托,运用有限元软件,对品字型支挡结构和直线型支挡结构分别建模分析.分析研究发现:品字型迎坡面桩基的拉应力明显大于背坡面桩基,直线型桩基的最大应力和最大位移均小于品字型桩基,但品字型桩基对滑坡体的加固效果要强于直线型桩基.从利用土体抗力和材料用量综合分析,品字型桩基的经济性优于直线型桩基.     

沥青路面在不同层间状态下的受力特征及施工质量优化

针对我国目前在沥青路面设计中论假设沥青路面各结构层之间为完全连续、各向同性的弹性结构与路面的实际情况不符的问题,建立了剪切弹簧模型,并通过定义滑移系数来分析研究不同层间接触状态下对路面力学的影响。研究发现:在层间结合状态由完全结合向完全自由变化过程中,层内拉应力不断变大;当结合状态为完全自由时,下面层层底拉应力最大为0.2921MPa;层内剪应力也不断增大,最大达到226.1k Pa;路面弯沉也不断变大,当层间接触为完全自由达到最大56.32。随着基层模量的增大,相应的层底拉应力不断减小,并从基层模量为1800MPa开始趋于缓和;沥青层内剪应力不断变大,层间结合状态为完全自由时最大达到0.2347MPa;竖向压应力也随之不断变大,层间接触状态为完全连续切基层模量为2200MPa时最大,为0.6712MPa。沥青路面施工时,应严格按照规范对沥青路面的粘结层进行施工,提高沥青路面的层间抗剪强度。     

铁路路基新型支挡结构

支挡结构是一种在工程中能有效抵抗自然岩土体和人工填筑体产生的有害变形和破坏的受力结构,是保证路基边坡、桥梁墩、台、柱边坡和隧道洞口仰坡安全、稳定的重要结构,在各类工程建设中的应用极为广泛。20世纪50年代,随着岩石力学、岩体力学和塑性力学的发展,以及计算机、材料和机械等技术领域的突破,支挡结构在理论层面和应用层面都日趋完善。     

山区公路陡斜坡路基-挡墙体系病害动态过程调控技术

山区公路运营过程中路基-支挡结构变形失稳的发生、发展过程与地层岩性等内因密切相关,气象、水文及施工等外动力条件则是路基及支挡结构变形和发展的主要诱发因素;多雨地区复杂地质条件下的路基沉陷变形问题成为危及公路正常运营的典型地质灾害问题之一。通过对某陡斜坡路基病害的工程地质环境、路基沉陷变形过程及破坏机理分析,揭示了山区斜坡路基变形破坏的区域性、渐进式、影响因素复杂、破坏模式多样等特点,提出了动态过程调控理念,对该类路基-挡墙病害治理须选择恰当介入时机,并采用综合治理措施的设计思路,获得了良好的工程效果,可为类似路基-挡墙病害治理提供借鉴。     

软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响

为了分析软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响,在卸荷岩体力学理论基础上,考虑0°, 30°,45°,60°, 75°, 90°共6种结构面倾角情况,进行了数值模拟计算分析。结果表明:在开挖卸荷作用下,软硬相接围岩的不协调变形非常明显,其中,在结构面倾角为0°时,软硬相接处上盘软岩比下盘硬岩水平方向变形大23.84 mm,在倾角为75°时,上盘软岩比下盘硬岩竖直方向变形大21.84 mm;围岩塑性区分布主要集中在软岩中和软硬相接结构面上,随结构面倾角的增加,围岩塑性区逐渐向左偏转,并且塑性区沿结构面呈贯通趋势发展;隧道围岩软硬相接结构面上的应力集中现象明显,并且随着结构面倾角的增大,结构面与围岩相交处应力集中区范围也逐渐增大;当结构面倾角为0°时,结构面与上盘围岩相交处应力水平较高,为0.91;当结构面倾角为75°时,拱顶和左边墙中部应力水平较高,分别为0.82和0.83。总体而言,软硬相接岩层分布对隧道围岩的不协调变形、应力集中和塑性区分布影响明显,在结构面倾角为0°和75°时尤为显著,在围岩支护和监测方面应该给予重视,重点加强围岩软弱岩层和结构面相交处的支护。     

裂隙岩体固-水-气三相不耦合装药爆破数值模拟分析

为了研究固-水-气三相不耦合装药对钻孔爆破的效果,采用ANASYS/LS-DYNA软件建立了炸药、水和空气的固-水-气三相不耦合装药模型。探讨了单孔装药情况下,轴向不耦合装药、径向不耦合装药、水平裂隙间距和倾角对爆破效果的影响。研究结果表明:爆炸最大破碎半径、粉碎区和扰动区面积随着轴向不耦合系数的增大,先增大后减小;随径向不耦合系数的增大,爆破最大破碎半径和爆炸扰动区面积先减小后又增大,而爆炸粉碎区面积不断增大;在轴向不耦合装药下,爆炸粉碎区半径随水平裂隙间距和裂隙倾角的增大而减小,爆炸粉碎区面积随裂隙倾角的增大而增大,而爆炸扰动区面积随裂隙倾角的增大,先减小后增大。当轴向不耦合系数为1.67,即l_(炸药)∶l_水∶l_(空气)=15∶8∶2时,模拟爆破效果最优。     

基于Midas/GTS的公路隧道爆破施工对地表高层建筑影响的研究

为了研究某城市公路隧道出口浅埋段爆破施工对附近既有高程剪力墙-框架住宅建筑物的影响,在分析其施工难点的基础上,基于有限元软件Midas/GTS建立三维有限元模型,通过在有限元模型中设置软弱夹层,研究了不同软弱夹层厚度(0～20 m)和倾角(0～60°)工况下,爆破施工对住宅楼不同楼层的影响及应力衰减规律。研究表明,随着软弱夹层厚度的增加,轴向拉应力衰减程度逐渐变大,而轴向压应力衰减程度逐渐变小;随着软弱夹层角度的不断变大,轴向压、卡应力衰减程度均变大。当炸药量为34. 3 kg时,爆破引起的住宅最大轴向压、拉应力分别为-0. 98和0. 882 MPa,可保证住宅楼的结构安全。     

土石混填路基应力水平分析

为研究土石混填路基在行车荷载作用下的力学响应,分别利用布辛奈斯克法和弹性层状体系法对路基工作区进行分析,确定道路工程结构力学响应方法的适用性。现通过设计不同基层类型、不同面层基层弹性模量和厚度以及不同行车荷载,共设计了36种典型路面结构和荷载形式的工况,利用BISAR程序对不同路基深度的应力进行计算。结果表明:标准荷载作用下,半刚性路面的路基中最大应力为36kPa,柔性路面的路基中最大应力为57kPa,因此应对柔性路面中路基顶面压应变进行控制;路基应力水平随车辆轴载增加显著增大,最大应力达到138kPa,应对车辆超载严格控制。     

泥石流冲击作用下桥墩动力响应研究

针对桥墩在泥石流作用下的动力冲击问题,该文基于SPH-FEM耦合的数值方法,研究块石-浆体-桥墩之间的动态作用。分析含大块石泥石流冲击桥墩的全过程、冲击力时程、关键点位移时程、桥墩破坏情况等动力学行为。并将桥墩的冲击破坏机理与工程经验相结合,分析桥墩外包钢板和桥墩外包缓冲层+钢板两种优化措施对桥墩的防护效果。研究表明:大块石对桥墩的冲击作用容易对桥墩受冲击处造成局部破坏,且墩顶位移较大;在对桥墩进行外包钢板加固后,墩顶位移有很大程度的降低,桥墩所受的冲击力较未加固时有所增加,综合考虑,钢板厚度为10 mm时防护效果较好;对桥墩进行泡沫铝和钢板加固后,墩顶位移下降,并且桥墩所受冲击力也较未加固时有所降低,从桥墩所受冲击力的降低效果和桥墩塑性变形等方面综合考虑,外包缓冲层+钢板桥墩防撞性能最优,综合考虑,泡沫铝厚度为20 cm时防护效果较好。采用SPH-FEM耦合数值方法对桥墩受含大块石泥石流冲击的动力响应有很好的模拟效果。     

路基结构性能衰变影响因素与机理分析

准确掌握路基结构性能与湿度的相关性,并且能够进行科学的表征,是完善“力学-经验”设计法的基础。鉴于此,综述了路基结构性能的主要影响因素,并探讨了路基结构性能的衰变机理。结果表明:应力状态与路基湿度对路基结构性能影响最为显著,而路基性能衰变可从非饱和土基质吸力、抗剪强度及细颗粒土流失等方面进行解释。     

地震作用下支挡结构的设计式研究

在地震作用下如何选取路基支挡结构构件的设计式,是规范编制所急需解决的问题。针对该问题,首先,在系统地梳理了国内第一,二,三层次可靠度设计标准的基础上,提出3种地震组合设计式;其次,运用所编写的路基支挡结构设计软件,进行极限状态设计及可靠性分析对比验证,最终提出地震作用下路基支挡结构构件的设计式。该设计式可对路基支挡结构设计规范的编制提供更为准确的依据。     

山区库岸路基防护结构物设置选型的模糊多属性决策方法

针对影响库岸公路路基防护与支挡结构稳定的各种因素具有随机性、不确定性等特征,运用非线性科学的模糊多属性决策方法进行山区库岸公路路基防护与支挡结构的优化选型,对防护与支挡结构的经济性、防护效果、使用寿命、施工可行性等进行模糊多属性决策,筛选出最优防护与支挡结构方案,使设计方案更加合理.     

离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。     

跨中受落石冲击的拱形护桥明洞力学响应

为了解落石冲击下拱形护桥明洞的力学响应特征,以高铁双线拱形护桥明洞为研究对象,采用动力有限元方法,分析质量为2 000 kg的球形落石,从50 m垂直高度处沿不同方向冲击结构顶部跨中时结构的力学响应。研究表明： 冲击过程中结构的受力不利部位与冲击前自重作用下相同,上部结构的拱顶、拱脚内侧、边墙墙脚外侧和下部结构桩基的柱顶内侧和柱脚外侧等部位是受力不利部位,且桩基的外侧立柱受力要大于内侧立柱; 冲击过程中结构荷载效应变化率以垂直冲击最大,沿结构纵向45°次之,沿结构侧向45°最小; 在本次计算范围内,所设计的拱形护桥明洞结构最大应变率小于1×10-3 s-1,属准静态力学范围,落石最大侵彻缓冲层深度为0.9 m,而设计的缓冲层厚度为2 m,同时最大、最小应变值均在材料极限应变范围内,说明结构可以承受本次分析工况下的落石冲击; 经缓冲层将落石冲击力传递到结构顶部的冲击荷载主要集中在拱顶中部,宽度占结构顶部总宽度的16.7%,拱顶中部承受了整个冲击荷载的44.9%。     

地震区路基典型破坏形式及支挡结构改进

文中结合5.12汶川特大地震中公路、铁路路基边坡、防护及支挡工程的典型破坏形式和相关总结、探讨,对传统的路基支挡结构物在地震中的破坏情况及受力机理进行系统分析,并结合国内外在工程领域的应用实践成果,探索、改进和提出一些抗震性能优越、经济合理而又适宜高烈度地震区应用的新型结构与措施.     

“5.12”汶川大地震公路路基边坡典型震害分析

通过大量灾区道路的路基边坡的震害调查,分析灾区公路路基边坡及支挡结构典型震害特征,指出边坡破坏与地震断裂带、岩性等的关系;比较了路基边坡有无支挡结构的震害表现形式,并对灾后道路重建提出了建议。