沥青路面结构的最大剪应力

为了减缓重载、高胎压和高速度等重交通条件所引起轮载下强大的剪应力,解决渠化交通下沥青混凝土路面的车辙问题,分析了路面实际剪应力力学,采用有限元方法建立模型,对沥青混合料抗剪切强度进行计算,对不同温度、不同层间接触情况和不同荷载情况下半刚性基层沥青混凝土面层内最大剪应力进行了分析,得出了不同温度、不同荷载条件下最大剪切应力的大小和位置。结果表明:当路面结构中层间接触条件为完全连续状态、较小水平荷载和垂直荷载、较低的温度条件下,沥青路面结构不易遭受剪切破坏。

行车荷载及路面结构对车辙影响的有限元分析

基于车辙的产生机理,采用实测轮胎接地压力,对柔性基层和半刚性路面结构内的剪应力进行三维有限元分析,结果表明,相同荷载条件下两种路面结构所受的剪应力有较大差异,水平力对剪应力亦有较大的影响;基层模量、面层厚度、面层模量对沥青层内的剪应力影响均比较显著.因此,为防治车辙,应该在路面设计时对路面结构组合类型的抗车辙能力进行充分的考虑,并严格控制超载.

单层涂层最佳厚度的有限元分析

采用有限元数值计算的方法对TiN、TiC、Si3 N4及SiC四种材料的硬涂层体系表面下的应力分布进行了模拟分析。结果表明 ,对于TiN材料 ,当涂层厚度与接触半宽之比t/a <0 .3时 ,表面下的最大剪应力分布对提高轴承疲劳寿命较为有利 ;t/a =0 .5时 ,涂层系统的摩擦力学性能最差。涂层厚度较薄时 ,位于赫兹接触中心附近的涂层表层上的最大剪应力要远大于基体内的最大静态剪应力 ;当t/a >0 .1时 ,涂层表面上的最大剪应力对提高轴承疲劳寿命较为有利 ;涂层材料与基体材料的弹性模量之比小于 2 .0时 。

沥青路面结构在非均布荷载作用下的三维有限元分析

轮胎与路面的接地形状更接近于矩形 ,且对路面的作用力也呈现出非均匀分布。采用三维有限元分析工具 ,分析了不同的沥青路面结构在不同车型及其不同荷载量、不同作用力分布形式下的力学响应分析。结果表明 :荷载的非均布特性对沥青路面结构的力学影响 ,要远大于均匀分布 ;从受剪特性来看 ,轻型货车对路面结构的影响 ,特别是当其超载时 ,是不容忽视的 ;路面结构的弯沉值并不能反映出路面结构的抗剪能力 ,相反 ,当路表弯沉越小 ,表现出路面整体强度越强时 ,其面层所承受的最大剪应力可能更大。

鱼腹式钢箱梁正交异性桥面板复合铺装层有限元分析及试验研究

针对某大宽跨比鱼腹式钢箱梁正交异性桥面复合式铺装层的优化设计,进行多荷载工况作用下的有限元仿真分析,并辅以静载模型试验,分析铺装层各部分的应力分布规律。理论分析及试验结果表明,桥顶板表现出明显的正交异性特征,合理密度的剪力钉增加了桥面铺装各部分间的黏结能力及整体受力性能。两组试件疲劳试验结果表明,增设剪力钉辅以钢纤维混凝土过渡层的复合桥面铺装结构,经830万次疲劳加载试验没有出现疲劳破坏迹象,抗疲劳性能明显优于沥青混凝土直接摊铺于钢箱梁顶板表面的桥面铺装,钢纤维混凝土层能延长桥面铺装的使用寿命。

波浪作用下的床面摩阻系数

波浪作用下床面摩阻系数对于波浪变形和床面剪应力的准确计算,乃至海岸泥沙运动的合理描述具有重要意义。在收集大量波浪边界层和床面剪应力测量数据的基础上,建立了波浪作用下光滑和粗糙紊流边界层床面摩阻系数的显式计算公式,并进一步建立了可涵盖波浪边界层所有流态的摩阻系数显式计算公式,该公式具有不需迭代、不需判断流态、应用方便的特点。

长寿命沥青路面剪应力分析

基于陕蒙高速长寿命路面结构组合形式，借助弹性层状体系理论分析了带级配碎石基层的沥青路面各结构层参数变化时，沥青层内最大剪应力及最大剪应力作用方向的变化规律。结果表明：沥青层内最大剪应力峰值的位置与沥青层厚度关系最为密切。当沥青层较薄，其厚度≤11cm时，最大剪应力出现在沥青层底。当沥青层厚度≥12cm时，最大剪应力出现在6—7cm处。沥青层内最大剪应力及其作用方向受沥青层厚度和水平荷载的影响最显著。水平力的作用对7cm以上路面结构内的最大剪应力影响巨大，水平荷载越大，相应的最大剪应力峰值也越大。分析结果为长寿命路面结构设计提供了理论基础。

非均布轮载下沥青路面计算参数变化应力分析

在非均布轮载力作用下 ,当路面结构的力学计算参数变化时 ,其力学响应也有很大的不同 .为此利用三维有限元的分析工具 ,分析了沥青路面半刚性基层回弹模量、沥青混合料回弹模量和泊松比变化时力学响应的变化规律 .分析结果表明 ,随着半刚性基层模量的提高 ,面层所承受的最大剪应力增大 ;沥青面层混合料的模量降低时 。

水泥-乳化沥青混凝土在桥面铺装结构中的力学行为

为了减少桥面铺装在运营中的各类病害,将水泥-乳化沥青混凝土应用于桥面铺装的下层,并取代防水粘结层,对其适用性进行了研究.采用有限元力学分析方法,通过变换结构层的厚度来模拟该桥面结构层的力学行为.结果表明:当增大水泥-乳化沥青结构层的厚度时,各层之间的剪应力均减小,与桥面板之间的剪应力减小幅度较为明显,该层本身所承受的压应力也随之减小,当该层的厚度增加到3 cm以上时,上下层之间的剪应力下降幅度开始减缓.通过对新型桥面铺装结构力学行为特点进行研究,表明该材料适用于中、小型混凝土桥.

夹层对PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响

针对PCC-AC复合式路面层间易产生脱离和滑移的问题,分析了夹层的设置对于PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响,通过改变夹层的厚度和回弹模量来研究其变化规律,得出了夹层底剪应力的回归公式,提出了降低PCC-AC复合式路面层间剪应力的有效方法,即在不改变AC层厚度的情况下,设置适当厚度的低模量应力吸收层.

考虑纵坡与制动效应的钢桥面铺装粘结层剪应力响应特性

为了进一步理性认知桥面铺装粘结层破坏的力学机理,采用有限元法分析了纵坡、制动、超载、铺装层厚度和铺装层模量对粘结层剪应力的影响。分析结果表明,车辆制动和超载对粘结层的剪应力响应有重要影响,采用模量较高的上铺装层对缓释粘结层的剪应力响应有积极作用,适当采用较低模量的柔性下铺装层可以对粘结层剪应力响应起到一定的吸收作用。根据分析结果,提出了一个考虑多因素耦合影响的粘结层剪应力简化计算公式,该简化公式能简便确定不同铺装结构参数、材料参数、温度条件、超载率和纵坡率等影响因素下的铺装粘结层剪应力水平。简化计算方法与数值计算方法的对比分析结果表明,该简化计算公式精度能够满足要求。

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.

刚柔复合式沥青路面层间结合技术

针对刚柔复合式沥青路面的结构特点,分析刚柔复合式路面层间界面最大剪应力的位置、大小及其影响因素,总结常用的层间界面抗剪切强度试验方法,探讨层间界面结合的结构与材料,提出喷洒型层间界面结构的施工技术,供同行参考。

简支箱梁桥防水层接触分析

采用有限元软件ANSYS建立简支箱梁桥的足尺模型,层间采用接触方式进行计算.分析沥青层材料和防水层材料参数变化对防水层剪应力影响,层间不同脱空类型对防水层剪应力的影响.计算结果表明:增加沥青层厚度和弹模均能减少防水层的剪应力;增加防水层的厚度能减少防水层的剪应力,增加防水层弹模使防水层剪应力增加;增加铺装层层间粘聚力能减少防水层的剪应力;防水层与整平层之间存在脱空时,防水层容易破坏.

基于等效弹性半空间的旧水泥路面沥青加铺层设计简化方法

为了简化旧水泥路面沥青加铺层的设计方法,首先基于弹性层状体系理论,利用BISAR对沥青加铺层进行力学响应分析,将原路面简化等效为一个弹性半空间体,沥青加铺层视为一个柔性面层,通过计算确定了沥青加铺层最大剪应力的位置;然后从莫尔-库仑强度理论出发,揭示了沥青加铺层最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的变化规律,建立了沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、等效模量之间的对应关系。研究结果表明,原路面结构等效前后沥青加铺层最大剪应力变化规律一致,沥青加铺层最大剪应力出现在加铺层层内,沥青加铺层层内最大剪应力与加铺层厚度、原路面结构的等效模量值之间呈现较好的对数线性关系。以等效结构下沥青加铺层层内最大剪应力为设计指标,不但可以简化设计步骤和计算量,而且可以满足设计精度要求。

基于神经网络冷再生层最大剪应力预测

目的针对乳化沥青冷再生路面内部剪应力过大易导致路面产生车辙等路面破坏问题,对其内部剪应力进行预测,减少此类病害,更好地选择路面结构参数,提高冷再生层内部抗剪强度.方法以乳化沥青冷再生层的厚度、模量,水泥稳定碎石的厚度、模量以及土基模量为输入参数,以冷再生层最大剪应力为输出参数,运用遗传算法对初始参数进行优化,运用灰色神经网络理论构建冷再生层最大剪应力预估模型;构建多元线性回归模型预测最大剪应力,对二者的预测能力进行分析.结果笔者建立的神经网络模型预测值与实测值拟合效果良好,最大误差仅为4.119 2%,能够进行准确预测.多元线性回归和灰色神经网络预测模型,都可用于冷再生层最大剪应力的预测,但灰色神经网络模型对冷再生层最大剪应力数据的预测结果较优.结论把灰色神经网络预测模型与沥青路面结构的设计联系起来,可以更好地控制乳化沥青冷再生路面的剪切破坏.

沥青路面在不同荷载作用下的剪应力特性分析

通过对沥青路面面层内不同位置的剪应力分析,得出了不同深度最大剪应力的分布特点及不同深度最大剪应力的分布规律。并对标准轴载和重载(130kN)两种轴载类型在不同层处的最大剪应力进行了分析和比较,为正确认识沥青路面面层内的剪应力分布状况提供参考。

长江隧道大纵坡路面结构数值模型与分析

长大跨江海隧道主体部分离地面较深,路面设计坡度高于一般隧道路面,由于隧道内行车视线差,出入隧道车辆将频繁的加、减速或刹车制动,这大大增加了大纵坡路面结构破坏的不利因素。本文的研究对象武汉长江隧道,匝道出入口路段坡度达到了4.35%-6.00%,隧道内的最大坡度也达到4%以上,形成了典型的大纵坡路面结构特点。文章结合现有路面结构组合层次和坡度条件,建立大纵坡路面结构三维有限元模型,分析在垂直荷载和水平荷载综合作用下的隧道大纵坡路面层间剪应力和沥青表面拉应力分布状况及规律,进行大纵坡路面结构受力性能研究,为武汉长江隧道和其他大型跨江海公路隧道大纵坡路面结构设计与施工提供参考。

基于LS-DYNA的土壤-甘蔗-切割器系统的动力学仿真研究

本文利用ANYSY/LS-DYNA显式动力学仿真软件,建立了土壤-甘蔗-切割器系统仿真模型,对甘蔗的切割过程进行模拟仿真。运用分层划分网格的方法,得到系统的有限元模型。通过模拟甘蔗在土壤支撑条件下的切割过程,得出了甘蔗在切割过程中最大剪应力曲线及单元的位移曲线。

纵坡弯道桥面沥青铺装结构剪应力分析

依据纵坡弯道车辆荷载作用特性,建立纵坡弯道桥面铺装结构三维有限元模型,分析车辆载重、行驶速度、弯道半径、纵坡坡度、沥青铺装层厚度与模量对水平剪应力的影响。结果表明:设计时避免最小半径极限值与纵坡坡度最大值同时出现,适当增大沥青铺装上层模量、铺装层总厚度、减小沥青铺装下层模量,并严格控制纵坡弯道上车速及车辆载重,可减少沥青铺装层发生推移病害的可能性。