沥青混凝土材料的力学性能对车辙的影响分析

沥青混凝土材料是一种与温度、荷载和作用时间相关的黏弹塑性材料,其力学性指标直接影响路面使用性能。将日气温场引入沥青混凝土车辙计算模型,分别计算了温度、交通量、蠕变等参数对沥青混凝土面层的永久变形的影响。计算结果表明:沥青混凝土材料受温度和材料的蠕变性能影响巨大,要增强沥青混凝土的高温抗辙槽能力和高温蠕变性能;车辙随着交通量的增大其增速会放缓,要注重沥青混凝土路面初期的压实和嵌挤结构的形成;弹性参数对沥青混凝土路面辙槽的影响几乎可以忽略。不同路面结构形式的计算表明:路面结构的组合对沥青混凝土路面的车辙产生了重大的影响,上面层和中面层是永久变形的主要来源,选择高温蠕变性能优良的面层材料,尤其是上面层材料对降低车辙具有重要意义。

骨料对聚合物骨架混凝土力学性能的影响研究

分析了聚合物骨架混凝土＂骨料＋节点＋空隙＂的结构特征。通过调整骨料级配,研究聚合物骨架混凝土的孔隙率,分析了孔隙率对聚合物骨架混凝土力学性能的影响。然后,研究了骨料类型的影响。研究和实践表明,在骨料最大粒径小于13.2 mm的情况下,骨料级配对聚合物骨架混凝土的性能影响不大,不是聚合物骨架混凝土性能的关键控制因素。选用4.75～9.5 mm的单级配破碎卵石、玄武岩碎石等硬质骨料,完全满足聚合物骨架混凝土在路面工程应用中对骨料的要求。

基于砂浆收缩抗裂性能的混凝土纤维选型研究

提出了水泥混凝土用纤维选型的原则和要求，在此基础上，基于水泥砂浆收缩抗裂性能，通过定性和定量试验分析，对混凝土用理想纤维类型及其长度、掺量范围进行了研究。研究结果表明，与聚丙烯纤维、耐碱玻璃纤维和玄武岩纤维相比，聚丙烯腈纤维提高砂浆收缩抗裂性能的效果最佳；在纤维长度相同或掺量相同的情况下，增加纤维掺量或增大纤维长度，将提高砂浆的抗裂性能。最后，推荐纤维的合理选型为：聚丙烯腈纤维长20～25mm，掺量为每立方米混凝土中加入纤维约0．8～1．4kg。

沥青路面基层与面层局部粘结失效的受力分析

采用ANSYS通用计算软件,考虑不同的粘结状态,对沥青路面基层和面层间局部粘结状态变化时,各层底面的最大主应力和最大剪应力的变化情况进行计算。结果表明:当车轮荷载作用在粘结状态变化区域时,上面层和下面层底面的最大主拉应力随粘结的失效显著增加,中面层底面的最大主拉应力和各层底面的最大剪应力受粘结状态变化的影响较小;当车轮荷载作用在粘结状态完好区域边缘时,各面层底面将产生较大的剪应力,但最大剪应力受粘结状态变化的影响较小。

水压力对砼面板板底裂纹的劈裂作用和数值模拟

水泥砼路面在荷载、温度等的作用下,板底会出现缺陷、裂纹,随着填缝料的失效,水在板底积聚,在行车荷载的作用下,板底水压力会达到一个相当大的程度.对于板底裂纹而言,水的作用相当于在裂纹面上施加了促使裂纹扩展的均布劈裂力,运用断裂力学原理揭示了水对裂纹的劈裂作用,同时采用平面有限元从应力角度考察了水压对裂纹的劈裂影响.对于水泥砼路面板的断裂分析具有一定的理论意义.

低掺量聚丙烯纤维水泥稳定粒料基层抗冲击性能研究

聚丙烯纤维水泥稳定粒料作为一种性能优良的新型路面半刚性基层材料,其研究和应用起步较晚。该文运用摆锤冲击法和均匀弹性支撑落重弯折冲击法,首次对低掺量聚丙烯纤维水泥稳定粒料与未掺纤维的普通水泥稳定粒料的抗冲击动力性能进行了试验研究。试验结果及机理分析表明:与普通水泥稳定粒料基层相比,低掺量聚丙烯纤维水泥稳定粒料基层的抗冲击性能显著提高、韧性好,其应用于路面基层,将显著提高基层的抗裂、抗变形能力,延长道路的使用寿命。

反平面裂纹在裂纹自由表面附近的弹塑性分析

裂纹自由面附近的弹塑性场和弹塑性边界是裂纹弹塑性分析的重要内容,但现有的方法难以对其进行有效描述.该文发展了裂纹线场分析方法的研究思路,将裂纹面视为裂纹线的拓展部分,对理想弹塑性Ⅲ型裂纹进行了裂纹面附近弹塑性场的分析,得出了裂纹面附近弹塑性应力场、塑性区长度和弹塑性边界的单位法向量.分析结果表明,可放弃传统的小范围屈服条件.

聚合物骨架混凝土与沥青混凝土车辙影响对比研究

对聚合物骨架混凝土和沥青混凝土开展车辙影响对比研究。分别对两种不同力学性能的路面材料进行室内车辙板和大型环道加速加载试验。结果表明聚合物骨架混凝土较沥青混凝土具有更好的抗车辙能力。对上述环道车辙试验进行有限元验证,结果表明:聚合物骨架混凝土在正常使用条件下,路面材料处于弹性工作状态,几乎不产生车辙;沥青混凝土路面在高温或重载交通条件下,车辙深度超过20mm,高温和重载对沥青混凝土车辙影响较大,交通对车辙影响相对较小。

某高架连续梁桥病害分析及加固

对郑州至洛阳三门峡高速公路上的某高架桥(5×45 m单箱单室预应力混凝土等高度连续箱梁)的病害进行了分析,并介绍了该桥的加固方案和加固措施。

FRP约束砼方柱轴心抗压性能试验

为了研究FRP约束混凝土新结构的力学和延性性能,对11组33个素混凝土方柱进行了轴心抗压性能试验,其中1组对比柱,6组采用GFRP环向包裹,另外4组采用CFRP环向包裹.试验研究了FRP材料、FRP缠绕方式及加固率、对方柱轴压性能的影响.结果表明:FRP包裹的素混凝土方柱极限承载力和延性性能都有所提高;相同包裹层数、包裹方式的情况下,CFRP布包裹的方柱极限承载力和延性性能提高尤为显著;GFRP作为加固材料性价比较CFRP高.

水平荷载对旧水泥路面沥青加铺层力学特性的影响

采用ANSYS有限元软件建立了加铺沥青层的旧水泥路面三维分析模型,考虑荷载位置和水平荷载系数进行沥青加铺层力学响应的数值分析,重点考察不同水平荷载系数下各力学指标沿深度的变化规律。结果表明:剪应力τyz及最大拉应变εmax受荷位影响较为显著;水平荷载系数对路表深度一定区域内的最大主应力σ1、等效应力σe及最大拉应变εmax有显著影响,且加铺层表面的各项应力指标所受影响最大;除了路表之外,各深度的剪应力τyz受水平荷载的影响也都较大。为利于规律分析和生产设计,对相关数据进行了拟合并给出回归公式。

沥青封层对水泥路面振动性能的影响

考虑在水泥路面上增设几种不同厚度的乳化沥青上封层,采用有限元分析软件ANSYS计算分析沥青上封层对受动荷载作用的水泥路面振动性能的影响。计算结果表明:在水泥路面上加铺薄层沥青上封层可以有效降低车辆行驶对水泥路面的感应刚度,从而对抑制振动冲击荷载作用效应在路表的扩散有明显效果;总体上看,薄层沥青上封层对改善水泥路面在振动冲击荷载作用下的变形及受力有一定作用,但不明显;随着封层厚度的增加,面层底部正应力和剪应力值都有所降低,厚度变化初期降幅小,后期降幅增大。

Elastic-plastic analysis of antiplane crack near crack surface region

The elastic-plastic stress distribution and the elastic-plastic boundary con- figuration near a crack surface region are significant but hard to obtain by means of the conventional analysis. A crack line analysis method is developed in this paper by consid- ering the crack surface as an extension of the crack line. The stresses in the plastic zone, the length, and the unit normal vector of the elastic-plastic boundary near a crack surface region are obtained for an antiplane crack in an elastic-perfectly plastic solid. The usual small scale yielding assumptions are not needed in the analysis.

水泥混凝土路面中过渡层的联结与破坏

按照现有技术施工的水泥混凝土路面,将会形成过渡层,路面沿过渡层的分离破坏将显著影响路面的层间支承状况,对路面的影响巨大。本文分析了过渡层形成的原因并考证了其存在,分析了过渡层的力学性质及其层间界面的联结情况和过渡层的破坏特征。从过渡层形成的强度形成机理以及对实际路面取芯表明,过渡层的形成的粘接界面以强联结为特征,过渡层的联结破坏导致的面层与基层的相互分离是路面的实际层间状态。水泥混凝土面板不再与基层保持紧密、无间隙的光滑接触状态,基层与不再连续、完好,面层底部和基层顶部存在诸多缺陷。这些对认识现有水泥混凝土路面的层间分离导致的破坏具有重要意义。

基于断裂力学的水泥混凝土路面割缝发展分析

割缝是水泥混凝土路面的人工构造物,也是水泥混凝土路面中受力最为薄弱的地方。通过对割缝尖端及其扩展后裂缝尖端的应力强度因子的计算分析表明,在10℃的均匀降温条件下,面板将沿着割缝断裂,断裂后的面板将引起基层的断裂或者面层和基层之间界面的分离,破坏了水泥混凝土路面支撑结构的整体性,使水泥混凝土面板处于非均匀多点弹性支撑。车辆荷载引起的割缝尖端的应力强度因子值虽然不如均匀降温大,但是车辆荷载是多频次的瞬时动态荷载,也可引起割缝疲劳开裂。割缝的扩展引起的水泥混凝土路面的基层断裂和界面分离,必须引起足够的重视。

PPF水泥稳定砂砾的收缩及低温性能研究

为了研究聚丙烯纤维(PPF)水泥稳定砂砾的干缩、温缩和低温冻融性能,基于PPF长度和掺量变化,通过室内试验考察了不同龄期各组试件的上述物理力学性能,得到了PPF长度和掺量变化下的影响规律,并从材料组成的微观、宏观以及断裂力学角度分析了其机理。结果表明,各龄期PPF水泥稳定砂砾的干缩和温缩系数均随PPF长度、掺量的增加而减小;PPF对水泥稳定砂砾低温性能的改善幅度,随PPF长度的增加呈递增趋势,而随PPF掺量增加的改善趋势会因PPF长度的不同而表现各异:PPF长度较小时呈递增趋势,长度较大时呈先增加后减小趋势。研究给出了合理的PPF长度及掺量取值,与普通对比组相比,PPF组的平均干缩系数和温缩系数可分别降低19.4%和12.1%以上;冻融抗压强度和劈裂强度可分别提高12.1%和16.7%以上,冻融质量损失率可降低87.8%以上。

聚合物骨架空隙混凝土细观模型及结合料的受力分析

基于聚合物骨架空隙混凝土的力学性能在很大程度上依赖于结合材料的力学性能,运用有限元计算方法研究结合料的性能和其厚度对聚合物骨架空隙混凝土的影响,可以减少试验工作量、优化聚合物骨架空隙混凝土材料的配比设计。有限元计算时,针对聚合物骨架空隙混凝土"弹性结合料+骨料+空隙"的构造特点,细观计算模型中考虑了混凝土内部的构造空隙;针对结合料厚度较小的特点,采用了细观单元建模,材料参数取值采用了试验结果的代表值。结果表明,计算值和试验值吻合较好,说明细观模型能够较好模拟弹性聚合物骨架空隙混凝土的力学特性;聚合物骨架空隙混凝土采用较厚的聚合物水泥结合料对聚合物骨架空隙混凝土材料的整体受力有利。

过去和现在的对话

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