成熟度理论在预测混凝土面板早期裂缝中的应用

混凝土成熟度通常用来描述混凝土强度成长与其养护温度和时间的关系,在混凝土面板摊铺后早期(72h内),板体在水化热作用下,易产生温度应力,当应力超过其即时强度时,混凝土面板就会开裂。笔者旨在将成熟度理论引入混凝土早期的裂缝预测中,借助成熟度理论所得到的混凝土面板早期弯拉强度曲线与面板早期的温度监控所得到的温度应力进行对比来找出混凝土早期开裂的规律,以此来制定相应的预防措施。     

连续配筋混凝土路面(CRCP)温度应力分析

连续配筋混凝土路面在当前的重载交通中应用前景广阔,开放交通后路面板受到荷载应力与温度应力双方面作用。为进行合理准确的配筋计算,本文对考虑地基摩阻力情况下路面板的温度应力进行了分析推导。     

基于实测温度的机场道面温度应力影响因素敏感性分析

温度应力的频繁作用易引发水泥混凝土道面结构疲劳破坏。为了寻求高效的降低水泥混凝土道面温度应力的措施,该文在实测道面温度的基础上建立有限元模型,对不同条件下道面板内的温度应力进行计算。同时利用SPSS软件对各影响因素的敏感性进行分析,研究发现混凝土的线膨胀系数对道面板的温度应力影响显著。     

水泥混凝土路面基层应力验算必要性探讨

针对现行《公路水泥混凝土路面设计规范》,通过双层板应力分析,研究在合理的基层厚度与面板厚度范围内,进行基层应力验算的必要性。利用等刚度原理和几何推导的方法,分析了基层板温度应力,并验证了基层应力验算的必要性。结果表明,在合理范围内的累计荷载作用下,规范建议的基层与面板厚度范围内,由于面板的模量远大于基层的模量,在进行刚性、半刚性基层水泥混凝土路面厚度设计时,仅需验算面层板的应力,而无需验算任何材料基层的应力。     

贫水泥混凝土基层刚性路面合理结构研究

为了研究贫水泥混凝土基层的水泥混凝土路面合理结构,建立了3种不同路面结构的有限元模型,计算了车辆荷载在临界荷位作用下的长边边缘拉应力和应变分布情况,同时对贫水泥混凝土模量和层间接触条件对拉应力的影响进行了分析。研究结果表明:(1)直接在贫水泥混凝土基层下设置级配碎石或者其他低模量底基层/垫层,会引起贫水泥混凝土基层和面层层底产生过大的拉应力,使得路面出现过早破坏;(2)在面层和贫水泥混凝土基层之间铺设沥青混凝土功能层后,也会导致面层层底拉应力和拉应变增加,但会减轻路面板温缩应力;(3)增加贫水泥混凝土基层模量可以提高基层分担车辆荷载的作用;(4)水泥混凝土面板和基层之间接触条件对于面板板底拉应力有较大影响。     

水泥混凝土面板脱空的有限元模型分析研究

水泥混凝土路面在实际使用过程中,由于车辆荷载的重复作用,板下基础将产生塑性变形累积而导致面层脱空,地面水沿着接缝下渗而积聚在脱空的空隙内,在车轮荷载作用下变成压力水而形成唧泥,导致水泥混凝土面板局部脱空而产生附加应力,在行车荷载作用下,面层应力将会剧增,从而导致水泥混凝土面板的断裂.通过数值分析对路面板角脱空形成机理以及在行车荷载与脱空耦合导致面层板的断裂机理进行分析,同时讨论了路面厚度、路基土和基层模量变化对路面结构的应力状态的影响.     

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。     

水泥混凝土路面三维尺寸分析

该文利用有限元软件Ansys,通过建立模型,分析平面板尺寸、板厚、面板弹性模量、层间接触条件、基层厚度及模量等因素对水泥混凝土路面荷载应力和温度应力的影响,同时考虑荷载应力和温度翘曲应力叠加后的综合应力对水泥路面板三维尺寸的效应的影响,初步得出水泥混凝土路面板合理的三维尺寸.     

Deformation and Stress of Old Cement Concrete Pavement under Stamping Load

为准确分析冲压荷载作用下旧水泥混凝土路面的变形和应力分布状况,通过建立合适的有限元模型来对其分析计算,并以第一强度理论来判断旧路面板的破裂情况,总结了路面板在冲击压实情况下的破坏机理.通过该模型得出旧水泥路面板竖直方向和水平方向的变形和受力特点,即:路面板在冲压荷载作用下发生纵、横双向弯曲变形,并以全断面的纵向弯曲变形为主,最大变形值位于路面板的两冲压轮之间的位置,路面板断面上竖向各点的沉降变形有微小变化,变形性态说明路面板将以弯曲形式发生破坏;路面板在轮压荷载作用下,上面层受压应力,下面层受拉应力,拉压应力的分界点在路面板中心偏下的位置,上面层绝大部分区域3个方向均处于受压状态,纵向压应力几乎为横向压应力的2倍.     

传荷能力对混凝土路面荷载应力的影响分析

对广西桂林至柳州高速公路混凝土路面接缝传荷能力进行了现场测试，采用有限元程序CPAP对混凝土路面板在不同的传荷能力下弯拉应力及挠度进行了计算分析，认为保持接缝传荷能力可有效降低路面板弯拉应力及挠度，对防止混凝土路面断裂破坏具有十分重要的作用。     

粉煤灰混凝土应力腐蚀特性试验研究

利用自行设计的应力腐蚀加载试验装置,研究了三分点加荷与Na2SO4腐蚀溶液耦合作用下,应力水平、试验龄期、干湿循环等试验参数对粉煤灰混凝土力学性能的影响。结果表明:掺加粉煤灰可以有效地改善水泥混凝土的应力腐蚀状况。相对于常规试验条件和普通混凝土,在以Na2SO4为腐蚀介质的溶液中,应力的存在会明显地加速粉煤灰混凝土的腐蚀破坏,并且随着应力水平增加、试验龄期延长和干湿循环次数的增多,其破坏作用越大。     

大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段受力性能研究

为研究大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段的力学行为与传力机理,设计相似比为1:4的全截面静载试验模型,测试最不利及超载工况下结构的应力、变形、开裂等;结合有限元仿真分析,研究桥塔钢-混结合段的传力机理,并进一步探讨结构构造参数对其影响规律。结果表明:最不利荷载工况下,钢结构最不利压应力为-165.44 MPa,位于钢过渡段主跨受压侧壁板;混凝土最不利拉应力为8.65 MPa,叠加预应力效应后约为1.73 MPa,位于混凝土段边跨受拉侧;沿塔轴向,钢结构应力平缓降低并在承压板附近存在突变,混凝土应力较为平稳;剪力钉及PBL剪力键弯曲应力均呈"两头大、中间小"的马鞍形分布。模型各构件实测应力随荷载增加呈线性增长,模型整体处于弹性受力状态;结合段钢-混最大滑移值仅65 μm,钢-混之间协同受力良好;模型上下缘实测应力差异约为10%,表明双向曲面构造引起一定的空间受力特性,但挠度量值差异小。超载工况下,1.4倍加载时混凝土段边跨受拉侧出现裂纹;1.7倍加载时钢过渡段主跨受压侧局部应力屈服,模型受力整体表现为以钢过渡段受压侧及混凝土段受拉侧最为不利。2.0倍加载下,模型水平挠度随荷载变化均近似线性增加,转角近似满足线性变化,受混凝土开裂影响较小;最大水平挠度仅1.43 mm,挠跨比约为1/3 000,结构具有良好的刚度性能;结合段内混凝土局部开裂对受拉区的钢-混相对滑移影响较为显著。通过承压板、钢壁板及PBL板分别传递荷载66.3%、15.2%及18.5%,承压板为主要传力构件。参数讨论表明,原桥合理承压板、钢壁板厚度分别介于40~80、24~40 mm之间,剪力连接件刚度对结构传力影响较小。     

机场水泥混凝土道面脱空病害影响及处治对策

道面脱空是机场水泥混凝土道面常见病害。该文分析了脱空的成因机理,并提出了形成脱空的必要条件。通过建立ABAQUS三维有限元模型,分析了不同脱空面积、不同脱空程度对道面板块荷载应力的影响程度。研究表明,在不考虑接缝传荷且脱空非常严重时,板块内最大弯拉应力增幅超过250%。针对机场特点,提出注浆处治脱空时的关键技术参数确定方法及注浆效果评价方法。     

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用.根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性.结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施.     

基于ABAQUS的港口刚性道面结构三维空间有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,在Winkler地基上建立四边自由的集装箱荷载-道面结构-地基三维有限元双层板模型,进行了混凝土道面结构在集装箱重箱荷载作用下的力学响应模拟,分析了板中与板边受力条件下的刚性板的应力特性;根据道面结构层间接触的特点,考虑了双层板模型中层间相互联结与光滑无摩阻两种接触情况,对比分析了两种接触状态下混凝土板的应力特性;基于不同地基反力系数,进行了道面结构力学响应模拟,分析了地基反力系数对混凝土道面结构刚性板的弯拉应力的影响,为实际设计中节省工程材料,降低混凝土弯拉应力提供参考。     

沥青加铺层荷载应力分析

对于旧水泥混凝土路面上直接加铺沥青层路面结构,板接缝处是整个路面的薄弱环节,在荷载作用下,接缝上面的AC层会产生应力集中,反射裂缝容易由此产生。故有必要对接缝处AC层在荷载作用下的应力、位移进行计算与分析,为加铺设计方法提供理论依据。     

基于傅立叶级数混凝土箱梁腹板竖向正应力的弹性计算

2004版桥规关于竖向预应力的计算公式实际是计算的平均竖向压应力,没有充分考虑到预加力的局部扩散效应。把竖向预应力作为不连续荷载,以傅立叶级数形式展开,导出竖向预加力作用下无限狭长矩形薄板竖向正应力弹性解析公式,该公式可用于预应力混凝土箱梁腹板竖向正应力的计算。     

钢管混凝土桁拱热脱粘及温度应力分析

以一座钢管混凝土桁拱为工程背景,结合气象资料,应用有限元方法对拱肋弦管的热脱粘情况和温度应力进行了分析.分析结果表明,自然环境温度变化下,钢管混凝土桁拱弦管容易发生脱粘;各弦管由于日照作用及混凝土灌注时间的不同,脱粘的情况也不尽相同,脱粘一般发生在日照较为强烈、温度梯度较大的面上;脱粘使得钢管混凝土桁拱的温度次内力减小...     

曲线连续结合梁桥的剪力键受力分析

该文针对大跨曲线结合梁弯扭耦合现象,首先建立全板壳单元模型,考虑混凝土板与钢梁之间水平滑移效应。然后分析和研究剪力连接件在各种荷载作用下剪力的分布规律,明确其受力特点。计算表明,对于单箱双室的主梁结构,中腹板剪力键承受的纵向水平力稍大于边腹板,横向水平力则主要由边腹板剪力键承担。最后分析了剪力键不同连接刚度对结构的影响。结果表明,连接刚度的改变,钢梁上翼缘的应力变化最大,其次是混凝土板应力,钢梁下翼缘的应力基本无影响。     

钢桥面UHPC铺装层的黏结性能试验研究

在钢桥面的铺装设计中,由于标高控制和自重控制要求,普通混凝土铺装层因厚度大、自重高难以满足设计要求,因此亟需薄厚度、高性能的铺装层,而超高性能混凝土(UHPC)是潜在可满足设计要求的铺装材料.但在循环交通荷载下,UHPC铺装层与钢板之间的黏结作用尚缺乏试验研究.研究开展了五点弯曲疲劳试验和剪切试验,研究UHPC钢桥面铺...