基于长期损伤累积作用下隧道结构的抗震动力学分析

考虑地铁隧道因初始损伤缺陷长期累积作用对结构所造成的影响,以北京地铁10号线双井站为工程背景,引入相关文献提出的刚度折减理论,探索了对初始损伤缺陷的简化描述;在此基础上利用FLAC 3D有限差分软件,进行了部分嵌入初始损伤缺陷模型的二次程序设计,对含初始缺陷累积效应的地铁隧道在运营动载作用下抗震动力学行为进行了数值仿真研究。结果表明,初始损伤缺陷在长期的累积作用下,对隧道结构的抗震性能有一定的影响;通过分析不同运营阶段的抗震动力响应结果,可以发现随着隧道结构损伤缺陷的不断累积,即刚度的减小,隧道结构中的某些关键控制点,如拱肩、仰拱和拱顶的位移均出现增大的趋势,其应力均表现出不同程度的衰减,且隧道结构周边土体的剪切破坏区域逐渐减小。研究结果对于进一步探索初始损伤缺陷累积作用下隧道结构的灾变机制有重要参考价值。     

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.     

再生骨料制备透水水泥混凝土性能研究

基于节能生态道路的设计理念,研究了以再生骨料为集料的透水水泥混凝土的力学性能和透水性能.采用正交试验研究水胶比、聚丙烯纤维、颜料、矿渣4个因素对透水水泥混凝土性能的影响,并引入功效系数法进行分析.结果表明:水胶比对再生骨料透水水泥混凝土的性能影响最大,其次为聚丙烯纤维;水胶比提高,其力学强度和透水性能均下降;提高聚丙烯纤维掺量可以改善其力学强度,但降低了透水性能;颜料对其性能影响不显著;矿渣掺量增大,其抗压强度和透水性能均提高.配合比设计合理,再生骨料透水水泥混凝土能够满足轻级交通道路的力学要求和透水功能.     

预应力CFRP板加固RC和PPC梁抗弯性能试验

为了掌握预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能,进行了6片普通钢筋混凝土(RC)梁及4片部分预应力混凝土(PPC)梁的预应力CFRP板抗弯加固静载试验和非线性有限元分析,探讨不同损伤程度、CFRP板初始预应力大小、梁有效预应力大小等对RC和PPC加固梁的抗弯性能影响。结果表明:采用预应力CFRP板加固后能有效抑制裂缝产生和开展,减小裂缝宽度和构件挠度,显著提高RC和PPC梁的抗弯承载力;加固前的损伤程度越大,CFRP板也越早发生剥离,抗弯极限承载力降低也越大,破坏时CFRP板总是先发生剥离而后断裂;非线性有限元模型能够预测预应力CFRP板剥离前加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;建议CFRP板的初始预应力度控制在0.5左右比较合适。     

既有RC拱肋不利车载效应随刚度损伤的变化

为合理评估既有RC拱桥的承载能力,对损伤后拱肋最不利车载效应的变化问题进行了研究.采用机动法分析了拱肋区段刚度损伤后各典型截面弯矩和轴压力影响线的变化情况.在此基础上,按照现行公路桥涵设计通用规范中的车道荷载布置方式,并结合正交试验设计方法,研究了具有不同拱轴系数、矢跨比和跨度参数的无铰拱肋各典型截面的不利弯矩和轴压力值随损伤程度的变化规律.结果表明在无铰拱肋中各截面不利轴压力值随损伤程度的变化不大,而不利弯矩值则有较大变化;当损伤程度相同时,拱顶截面不利负弯矩对应的变化系数值最大,而拱脚截面不利正、负弯矩对应的变化系数值相当,且数值也较大.     

基于改进直接刚度法的桥梁损伤定量评估

目前桥梁损伤评估主要采用基于可靠度理论、层析分析法、模糊理论、神经网络以及专家系统等的整体评估,桥梁局部损伤还仅限于定性评估阶段。本文研究改进了基于直接刚度理论的桥梁损伤评估方法,直接研究桥梁动力特性参数的变化值与其损伤程度大小之间的函数关系,从宏观角度定量评估桥梁损伤程度,并与曲率模态振型幅值法评估结果进行比较分析,检验该方法的应用效果。以云南大保高速K442+665特大桥为研究背景,建立空间有限元模型,对该桥的损伤进行模拟分析。研究表明其评估结果具有较好的准确性、有效性和适用性。对进一步研究混凝土桥梁损伤识别理论具有一定的推动作用。     

旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青混合料层结构力学响应分析

水泥-泡沫沥青混合料具有半柔性的特点,将其用于旧水泥混凝土路面加铺具有巨大优势。通过三维有限元模型系统分析了沥青加铺层厚度,水泥-泡沫沥青混合料材料厚度、模量,地基模量,旧水泥混凝土板接缝宽度等因素变化对沥青层最大拉应力、剪应力和路表弯沉的影响规律。指出水泥-泡沫沥青层厚度不宜低于8cm,模量宜在800~1200MPa。     

钢筋混凝土空心板梁疲劳损伤试验研究

为获取钢筋混凝土空心板梁的疲劳损伤发展规律,通过对1片试验梁的静载试验测得试验梁的极限承载力,以此作为疲劳试验加载幅值取值依据,对5片试验梁进行等幅疲劳加载试验.试验表明,试验梁呈现出明显的疲劳损伤三阶段(即快速发展、稳定和破坏)规律.接近疲劳破坏时除1至2条主裂缝继续扩展外,其余裂缝停止增长并逐渐闭合,最终在主裂缝处疲劳断裂.试验梁的挠度发展、钢筋与混凝土的应变发展增量在疲劳循环初期增长比较显著;随着疲劳荷载循环次数的增加,增长速率趋缓而进入相对稳定发展阶段;临近破坏时又发生较大幅度的增长.     

广东软粘土物理力学指标相关性分析

对广东省13条高速公路软粘土的物理力学指标进行了相关性分析,给出了相关公式。分析结果表明:含水率、孔隙比、密度之间线性相关性非常显著;压缩系数与含水率、孔隙比、密度之间呈现良好的幂函数关系;强度指标与物理指标之间相关性较差;力学参数指标间基本无相关关系。     

交通荷载作用下脱空刚性路面的疲劳损伤机理

开发了疲劳损伤本构关系的ABAQUS用户子程序UMAT,分析了全耦合方法下基准路面结构模型疲劳损伤场的分布与发展规律,研究了交通荷载与面板弹性模量、面板厚度、脱空尺寸等路面结构参数对水泥混凝土路面结构裂纹形成疲劳寿命的影响。结果表明,随荷载作用次数的增加,路面结构的疲劳损伤不断增加,但其增幅越来越小,路面结构的荷载应力也逐渐减小;随着交通荷载的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈线性减小趋势;随着面板厚度的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈线性增加趋势;随着脱空尺寸的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈幂函数曲线相关关系。