基于双线形软化黏聚区模型的混凝土路面损伤开裂及承载力分析

为探究混凝土塑性软化对混凝土路面损伤及承载力的影响,基于双线形软化黏聚区模型,结合ABAQUS有限元软件,对三点加载混凝土小梁试验全过程进行模拟.比较了单、双线形软化黏聚区模型,计算了应力比为0.15、0.25、0.35的双线形软化黏聚区模型的模拟误差,分析了Winkler地基上混凝土路面板从加载到断裂全过程的承载力和截面应力分布变化.结果表明,采用应力比为0.25的双线形软化黏聚区模型,小梁的加载力裂纹张开位移曲线模拟结果与试验结果一致,小梁和混凝土板的极限承载力分别出现在底部混凝土发生损伤和开裂阶段,混凝土板极限承载力大小为板底拉应力达到混凝土抗拉强度时的1.75倍,为板底刚开始出现宏观裂缝时的1.09倍.Winkler地基上的混凝土板加载破坏表现出脆性断裂特征.

基于黏聚区模型的混凝土细观断裂分析

为探究混凝土细观结构特征对小梁开裂的影响,通过对混凝土内骨料、孔隙和砂浆进行参数化建模以及在结构单元间插入黏结单元的方法,建立了混凝土小梁细观开裂分析模型.对三点加载小梁断裂全过程进行了模拟,分析了孔隙率、骨料体积分数和骨料-砂浆界面强度等细观结构特征对小梁开裂和承载力的影响.结果表明:小梁承受荷载、裂缝形态及扩展路径的数值模拟结果与试验结果一致,验证了模型的可靠性;当孔隙率从0增大到6%,小梁极限承载力减小24.5%,裂缝沿孔隙多的路径扩展;当骨料体积分数从20%增大到50%,小梁极限承载力增大17.4%,开裂消耗的断裂能增加;当骨料-砂浆界面强度从1.24 MPa增大到3.10 MPa,小梁极限承载力增大30.3%,且随骨料-砂浆界面强度增加而线性增长.

典型飞机起落架荷载作用下机场水泥砼道面结构响应分析

采用有限元软件ABAQUS建立机场水泥砼道面结构三维有限元模型,分析单轴双轮、双轴双轮和三轴双轮3种典型飞机起落架荷载作用在不同位置时道面结构响应,结果表明飞机荷载作用下水泥砼道面板底的应力分布及大小与起落架构型密切相关,并得到了3种典型飞机起落架荷载作用的不利荷位和最大应力.

水泥路面接缝传力杆周围混凝土损伤塑性分析

为揭示水泥路面接缝传力杆周围混凝土的受力特性与损伤机理,基于ABAQUS有限元软件,介绍了混凝土损伤塑性(CDP)模型及其参数确定方法,应用CDP模型模拟了混凝土试件单轴拉伸和压缩试验,通过对比模型试验结果验证了CDP模型参数的准确性;在此基础上,建立了接缝设置传力杆的水泥路面三维有限元模型,分析了在不同轴载作用下水泥路面接缝传力杆周围混凝土的塑性应变、损伤因子和等效应力的分布和发展规律,对比了采用CDP模型与混凝土弹性模型时传力杆周围混凝土的应力差异。分析结果表明:对于混凝土单轴拉伸、压缩试件,基于CDP模型的应力-变形全曲线模拟结果均与试验结果一致,说明CDP模型及其参数确定方法准确;对于接缝设传力杆的水泥路面,当荷载作用在接缝传力杆黏结端上方板边时,传力杆黏结端混凝土的受力最为不利;随着轴载的增大,传力杆黏结端底部混凝土率先发生损伤塑性,等效应力逐渐减小;当轴载从100 kN增大至250 kN时,传力杆周围混凝土塑性区范围从底部135°~225°扩展至60°~300°,底部150°~210°范围内混凝土发生完全损伤塑性而退出工作,等效应力趋于0,应力重分布导致更多的荷载由传力杆两侧和上部混凝土承担;若传力杆周围混凝土采用弹性模型,传力杆底部混凝土等效应力将不断增大而超过极限强度,因此,分析传力杆周围混凝土应力集中问题建议采用CDP模型。