CRC+AC刚柔复合式路面沥青层开裂分析

文中建立了基于温度和三向非均布荷载耦合作用下有限元仿真模型,结合一定温度下落锤式弯沉仪(FWD)实测的复合式路面实体工程路表弯沉测试结果,验证了建模方法的合理性.通过不利荷位与不利时间下连续配筋混凝土刚柔复合式沥青路面在热力耦合作用下的力学响应分析,揭示沥青层在车辆正常行驶状态和紧急制动状态的开裂风险.结果表明:热力耦合有限元模型计算值与FWD实测值最大误差为9.7%,认为该热力耦合方法基本可靠.最不利的工作时间为低温季节的06:00左右,最不利荷位为车轮荷载刚刚通过CRC层微裂缝的荷位.正常行驶状态下,沥青层轮隙处易产生纵向Top-Down裂缝的出现.沥青层底面CRC层微裂缝附近由于应力集中产生较大的拉剪应力,建议采取设置抗裂层等措施,有利于减少损伤开裂而形成的反射裂缝,延长CRC+AC复合式路面使用寿命.紧急制动状态下,沥青层CRC层微裂缝位置更容易产生裂缝,因此在易紧急制动路段应该采取必要的措施.

CRC-AC复合式路面沥青层反射裂缝影响因素分析

应用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,采用断裂力学理论及奇异等参元法,对连续配筋混凝土和沥青混凝土(CRC-AC)复合式路面中沥青层反射裂缝问题进行了数值分析。探讨了I型和II型的应力强度因子(K1、K2)在沥青层裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对K2的影响。研究结果表明:K2是荷载作用下导致沥青层反射裂缝产生和发展的主要原因,其随着荷位的增大而变小;沥青层厚度的增加、横向裂缝间距的加宽、配筋率的适当增加和底基层强度的提高可以降低K2,延缓CRC-AC复合式路面沥青层反射裂缝的开裂扩展。

钢筋混凝土连续板徐变收缩效应的解析方法

在钢筋混凝土梁板结构中,混凝土板的徐变和收缩会使次梁产生梁间荷载增量,导致次梁的梁间荷载发生变化.计算这种梁间荷载增量的关键在于求解出连续板的徐变收缩重分布支反力,因此,提出一种分析钢筋混凝土连续板内力及支反力时变规律的解析方法,分别导出徐变和收缩各自影响下钢筋混凝土连续单向板次内力和次反力的解析公式.根据导出的公式编写Matlab计算程序,对一个连续单向板算例进行分析.结果表明:混凝土徐变对梁间荷载的改变无贡献,而混凝土收缩将使板底次梁产生额外的梁间荷载,其大小与次反力相等,且与楼板配筋率有关.采用该方法可较方便地计算出连续板的徐变收缩次内力,预估收缩导致的梁间荷载增量,公式推导建立在清晰的力学基础之上,是对连续板梁结构长期力学效应计算的一种有效补充.

板底脱空状态下车辆荷载对双层配筋CRCP钢筋应力的影响

针对重载车辆密集道路容易出现的病害,本文依托武汉市"21号公路"工程项目,借助有限元建模分析软件ANSYS,采用敏感性分析方法,以板底脱空为前提,探究在重型车辆荷载作用下,道路结构的改变对双层连续配筋混凝土路面钢筋受力的影响。研究发现:板边脱空为最不利的脱空位置;双层连续配筋混凝土路面对于抵御较大面积的脱空病害有非常好的效果;上、下层钢筋受力呈现出不同的规律,上层钢筋受压应力作用,其应力大小主要影响因素为土基模量和脱空尺寸,下层钢筋受拉应力作用,其应力大小主要影响因素为基层模量和基层厚度。

连续道床板裂纹计算方法及影响因素

为研究双块式无砟轨道连续配筋道床板裂纹扩展的机理,基于钢筋混凝土粘结-滑移理论,建立了适用于连续配筋混凝土道床板裂纹扩展的计算模型.依据该模型计算了道床板裂纹宽度和间距,分析了道床板配筋率、纵向钢筋直径和混凝土强度对裂纹宽度、间距及钢筋应力的影响.分析结果表明:钢筋直径和配筋率直接影响裂纹间距,裂纹间距随钢筋直径增大而增大,随配筋率增大而减小;混凝土抗拉强度、配筋率和钢筋直径是裂纹宽度的主要影响因素,裂纹宽度随混凝土强度和钢筋直径增大而增大,随配筋率增大而减小;裂纹截面处纵筋应力不应超过其抗拉强度,配筋率和混凝土抗拉强度是决定钢筋应力大小的关键因素.

钢筋混凝土三跨连续板中跨受火试验研究

对足尺钢筋混凝土三跨连续板进行了恒载下中跨受火试验研究 ,全部火灾试验采用自行研制的火灾试验炉 ,试验结果表明炉子性能稳定、使用方便。通过试验 ,给出了钢筋混凝土连续板在高温下的变形、温度分布规律 ;

RC三跨连续板受火后的破坏形态分析

通过对六块三跨连续板进行的恒载下受火试验研究 ,分析了板在不同受火工况下的破坏特征、机制及内力重分布情况 .结果表明 ,在火灾下结构的破坏特征与常温不同 。

钢筋混凝土三跨连续板边跨受火性能试验研究

对足尺钢筋混凝土三跨连续板进行了恒载下边跨受火试验研究 ,通过试验 ,了解了钢筋混凝土连续板在高温下的变形、温度分布规律 ;分析了连续板的内力重分布和破坏机构的特点。全部火灾试验采用自行研制的火灾试验炉 ,试验结果表明 ,炉子性能稳定、使用方便。

不同跨依次受火混凝土连续板试验研究及理论分析

为研究不同跨依次受火工况下混凝土连续板力学行为,对三块混凝土连续板进行火灾试验,分析不同跨受火顺序、受火时间间隔、配筋率和配筋方式等对试验板各跨温度、变形、板角约束力和破坏模式等影响规律;在此基础上,采用6种混凝土板极限承载力理论,对连续板各跨承载力进行计算分析。试验表明,每跨炉温及板截面温度分布主要取决于自身跨受火情况;不同跨受火工况和边界条件对连续板各跨跨中变形趋势、裂缝分布和破坏机理有重要影响,进而两边跨和中跨具有完全相反的跨中变形趋势,且中跨裂缝较多,易出现完整性破坏。此外,理论表明相比边界作用和受拉薄膜影响,不同跨受火工况及其配筋率对连续板各跨极限承载力变化趋势和数值有决定性影响。总之,对于任一火灾蔓延工况,提高配筋率和采用连续配筋方式有助于提高混凝土连续板各跨抗火性能。

两邻跨受火RC三跨连续板抗火性能试验研究

为了了解钢筋混凝土连续板在火灾下的变形规律和破坏机构,采用自行研制的燃油火灾试验炉,对足尺钢筋混凝土三跨连续板进行了恒载下两邻跨受火的试验研究.试验结果表明:钢筋混凝土连续板在升温过程中受火跨经历了较复杂的变形过程,且降温后存在较大的残余变形;连续板在火作用下产生了剧烈的内力重分布;其破坏机构与常温下相比有巨大差别,破坏铰出现在受火中跨靠近受火边跨的板负筋截断处,破坏时连续板被分解为两个受力单体:两块带悬臂的简支板.

连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷作用的数值模拟和敏感性分析

国内现行的水泥混凝土路面规范在对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行配筋设计时,忽略了横向裂缝的传荷作用,现有研究对传荷作用影响因素的敏感性分析也不够全面具体。针对这些不足,分析了横向裂缝的传荷机理;运用ABAQUS有限元软件建立了CRCP的带裂缝数值模型;运用等效面积原理,将单轮接触面积简化为矩形,在横向裂缝边缘施加等效荷载,对某实体工程进行了力学响应计算;利用Grovetti和Zollinger的经验公式对裂缝传荷效率(LTE)的有限元解进行了验证;通过敏感性分析,确定了筋材种类、基层刚度、纵向配筋率、地基反应模量和横向裂缝宽度等因素对CRC板层底拉应力分布和LTE的影响。计算结果表明:在横向裂缝两侧设置剪切刚度弹簧单元可以较好地模拟传荷作用;绘制了CRC板在车辆荷载作用下的应力和应变云图;得出了该实体工程的LTE为89.73%、传荷性能评级为优的结论;钢筋、BFRP筋和GFRP筋对应的LTE分别为89.73%,88.11%和87.73%;大刚度基层、半刚性基层和柔性基层对应的LTE分别为92.32%,89.73%和89.47%;直径8,16 mm和24 mm对应的LTE分别为87.77%,89.73%和92.55%;地基模量50,100 MPa和150 MPa对应的LTE分别为89.73%,91.82%和99.04%;裂缝宽度0.2,0.5 mm和0.8 mm对应的LTE分别为94.40%,89.73%和86.49%。

聚丙烯纤维混凝土在桥面连续及伸缩缝中的应用

探讨聚丙烯短纤维掺加于普通混凝土中改善混凝土抗冲击、抗冻等性能的作用机理 ,结合实例介绍了聚丙烯纤维混凝土在桥面连续及伸缩缝中的应用。

双块式无砟轨道与配筋混凝土路面结构设计研究

研究目的:双块式无砟轨道是在连续配筋混凝土路面工程的基础上发展而来的,深入分析配筋混凝土路面的结构设计,对比双块式无砟轨道的结构设计,从而为高速铁路双块式无砟轨道的结构设计提供参考。研究结论:连续配筋的混凝土路面结构纵横向没有伸缩接缝,但由于温度荷载会使在自由端部的75m范围内发生总量大约3～5cm的位移,故在端部通常采用锚固装置或多处设胀缝的设施,将端部位移逐步分散、消失。连续配筋的混凝土路面的裂缝宽度以不严重渗水为好,一般应小于0.6mm,低温下应不大于1.0mm;配筋率约为0.5%～0.8%,钢筋一般采用单层布置。路面板铺设在沥青处理的基层或整平层上对控制横向裂缝较好。德国双块式无砟轨道配筋率为0.8%～0.9%,裂缝设计控制宽度为0.5mm,裂缝间距为2m左右,钢筋采用单层配筋,设置在道床板的中下层。我国CRTSⅠ型双块式无砟轨道为使道床板能够承受更大的弯矩变形,道床板厚度设计为260mm,并采用双层配筋的方式。

钢筋混凝土连续板桥若干指标的比选

通过对钢筋混凝土连续板桥的跨径、截面形式、梁高、施工方式的比较 ,得出一些有用的结论。

局部替换钢纤维细石混凝土的桥面连续板抗弯性能试验研究

对9块局部替换钢纤维细石混凝土和3块普通混凝土桥面连续板的缩尺试件进行了四点抗弯力学性能试验研究。通过改变桥面连续板中部区域钢纤维细石混凝土的替换宽度和配筋率,对桥面连续板的破坏特征、承载能力、刚度及延性、中和轴高度变化、钢筋应变等力学性能进行了研究与分析。结果表明,经局部钢纤维细石混凝土增强后的桥面连续板,其抗弯强度、刚度和延性明显增强。钢纤维细石混凝土能有效改善桥面连续板的协同变形能力,延缓桥面连续板开裂和界面中和轴上升。配筋率显著影响桥面连续板的承载力,随着配筋率的增大,试件的刚度和开裂荷载随之增加,延性随之出现降低。此外,钢纤维细石混凝土替换宽度的改变对试件整体性能影响规律不显著。

三跨连续板抗火性能的有限元分析

采用有限元方法对三跨连续钢筋混凝土板局部受火和整体受火下的结构响应进行了数值模拟。结果表明,结构受火位置和受火范围不同时,产生的塑性区位置和范围不同,出现破坏铰的位置不同,但是经过模拟发现塑性区域都是在中间支座附近,破坏铰都是在负筋截断形成,因此结构的负筋长度对结构的耐火性能影响很大;结构在整体受火情况下由于整个结构绕塑性区的抬升作用,造成塑性区附近中跨的抬升,加温结束后整个中跨呈隆起形式,但是中跨局部受火时其中点始终产生向下的挠度,因此在局部受火与整体受火时结构的整体变形不同;在局部受火的时候,由于结构的整体作用使受火跨和未受火跨之间有很大程度的内力调整,这种内力重分布可以很好地提高结构的抗火性能,结构在局部受火的时候耐火性能比整体受火时好出很多。

自密实纤维细石混凝土连续板的力学性能试验研究

以杭州市某快速路高架桥梁连续板结构为原型,进行了9块桥面连续板比例模型的三点弯曲试验研究。试件的部分区域采用纤维细石高强混凝土代替普通混凝土,以配筋率和纤维细石高强混凝土替代宽度为参数,对连续板的起裂荷载、承载力、变形、钢筋应变、中和轴高度等力学特性进行了研究。结果表明,相同配筋率条件下,纤维细石高强混凝土的替换可一定程度控制裂缝的扩展,提升试件的延性,且与普通混凝土界面黏结良好,协调变形。

连续钢筋混凝土叠合板性能的研究

本文介绍了三块钢筋混凝土连续叠合板的试验研究结果。这种叠合板是在预制普通混凝土板上现浇混凝土制成的.试验结果表明,对新、旧混凝土的界面采用拉毛处理之后,界面具有足够的抗剪强度,板不会由此产生破坏.所以,这种板完全可以依照普通钢筋混凝土板进行设计.并具有较好的工作性能以及足够的强度和延性.本文在讨论分析试验结果的基础上,提出了此类板的实用支座弯矩调幅系数.

装配式连续板桥主梁纵横向联结效应试验研究

由于先简支后连续梁桥在施工和使用方面的优越性,在目前桥梁建设中得到广泛应用。通过荷载试验对钢筋混凝土装配式连续空心板桥主梁的纵桥向、横桥向效应做了验证性研究,并给出相应结论。

连续配筋混凝土刚柔复合式长寿命沥青路面研究

连续配筋混凝土刚柔复合式沥青路面(CRC+AC)是将CRC板的高强度与AC的行车舒适性相结合的一种新型复合式路面结构,CRC作为刚性基础,主要起承重作用,表面AC层主要起功能作用。CRC+AC结构整体强度高、使用寿命长、维修费用小,是重载交通高速公路长寿命路面结构的发展方向之一。