温度-荷载耦合作用下水泥混凝土桥面防水黏结层剪应力分析

为了分析水泥混凝土桥面防水黏结层在温度-荷载耦合作用下剪应力的变化,应用Abaqus软件建立桥面铺装体系有限元模型,沿纵桥向布置车道荷载以确定最不利荷位,并计算防水黏结层在最不利荷位处受不同荷载大小、铺装层厚度及模量等参数变化下的剪应力,分析剪应力在温度-荷载耦合作用下的变化规律。计算结果表明:最不利荷位出现在桥梁跨中处,最大剪应力产生在梁端支座处;防水黏结层剪应力随铺装层厚度的增加而降低,当铺装层厚度为8~12cm时,其值下降较为缓慢;相对于温度,防水黏结层剪应力对荷载的变化更为敏感,在高温和重载耦合作用时,85%桥面在服役期间防水黏结层剪应力值远远大于现行规范的规定值,这是桥面铺装层体系容易出现早期病害的主要原因之一。

水泥混凝土路面胀缝破坏的温度-荷载耦合分析研究

采用有限元法对文献《水泥混凝土道路伸缩缝的探讨》所提供的工况进行建模,分析水泥混凝土路面胀缝在不同温度和车辆荷载下的应力变化,得到温度对胀缝破坏影响较小,而车辆超载对胀缝破坏影响较大,以及车辆荷载作用下模拟结果和真实破坏相吻合的各部分的应力分布情况。分析结果补充了胀缝的破坏机理,从而为进一步深入研究胀缝的设置问题创造了条件。

温度-荷载耦合场与沥青路面 结构设计参数的影响关系

建立沥青路面结构层模型,对沥青路面在温度-荷载耦合作用下力学特性进行仿真分析,明确沥青路面温度分布规律及沥青结构层厚度对沥青路面温度分布的影响。

基于温度-荷载耦合场的沥青路面抗裂分析

为了克服半刚性基层和柔性基层存在的缺点,提高沥青路面的抗裂性能,采用半柔性基层作为路面基层结构。通过相关环境调查和材料参数分析,选用ABAQUS有限元软件,构建了温度-荷载耦合场沥青路面结构模型,并进行了模拟计算,分析了不同沥青基层结构的应力强度因子和结构层不同位置的力学指标,结果表明半柔性基层兼有半刚性基层的强度和柔性基层的韧性,从力学表现上来说对于抑制裂缝的产生和发展,尤其是基层反射裂缝具有较好的效果。文章的结果可为沥青路面抗裂研究选用半柔性基层提供理论支持。

超薄导电磨耗层道路融雪除冰技术分析

超薄导电磨耗层除冰技术是一种道路融雪除冰的新方法,对保障冬季冰雪路面行车安全具有重要意义。文中采用有限元方法对包含超薄导电磨耗层路面进行建模分析,研究路面结构在行车载荷和温度载荷下的力学响应。计算结果表明在温度和行车载荷耦合作用下,路面层内应力比两者单独作用略微增加,而应变相比于车载单独作用反而降低;随着环境温度的下降,路面结构层中应力及应变都会有所增加。

荷载-温度耦合作用下土工布防治反射裂缝效果试验研究

反射裂缝是半刚性基层沥青路面的常见病害形式之一,采用土工布防治反射裂缝是一种较为经济的措施,但在荷载-温度耦合作用下的实际效果需进一步验证。根据车辆荷载和温度变化均造成面层层底受拉的特点,将温度变化等效为竖向荷载,通过数值模拟确定荷载幅值比例关系,以两个不同频率和幅值荷载的组合模拟荷载-温度耦合作用,使用MTS试验仪对4种不同车辆荷载-温度荷载组合下土工布防治反射裂缝效果开展疲劳试验研究。结果表明,反射裂缝扩展速度随温度荷载占比增大而增大。在4种不同车-温比例下,土工布可使裂缝初裂疲劳次数提高72%~152%,使相同荷载作用次数下的裂缝张开量减小5%~26%。温度荷载占比越高,土工布对延缓初裂和减小裂缝张开量的贡献越大,其防治反射裂缝贡献的发挥依赖于自身的拉伸程度;面层底面初始变形越大,土工布越早发挥作用。

磁谐振索力测试的温度敏感性及补偿方法

磁谐振测索力方法是一种高灵敏度的索力检测新方法,为了减小磁谐振测索力方法的温度误差,基于磁弹效应和磁谐振现象,分析了感应电压与拉索索力和温度之间的相关性,制作了双线圈磁谐振传感器,搭建了水浴环境下的荷载-温度耦合试验系统,开展了空气和水浴环境下的对比试验以及水浴环境下的恒温变载试验和恒载变温试验。结果表明:水浴和空气环境下,传感器次级线圈感应电压增量随钢绞线拉力有相同的变化趋势,相同工况下各试件的滞回曲线灵敏度kV/F和滞回度D差异很小,最大差异百分比分别为7.1%和3.8%,这表明磁谐振测索力方法测试结果具有可靠的稳定性和可重复性;水浴环境相对空气环境差异较小,恒温变载曲线的灵敏度kV/F平均降低了7.5%,滞回度D平均提高了6.1%,表明在水浴环境下开展试验是可行和有效的;低温下感应电压随拉力的变化曲线具有较高的灵敏度和较低的滞回度,灵敏度随温度自25℃升高至80℃下降了47.8%;0℃~60℃范围,各工况升温过程与降温过程中感应电压与温度之间近似呈线性正相关,线性拟合优度大于0.96,利用0℃~60℃段降温-升温拟合曲线对温度拟合曲线对各变载工况下的试件进行温度补偿,最大误差集中在3%以内,表明可根据温度补偿曲线对磁谐振测索力方法进行温度补偿。

基于应力吸收层的水泥混凝土沥青加铺路面力学特性分析

为了研究设置应力吸收层后旧水泥混凝土沥青加铺路面结构的力学响应,采用有限元分析方法,建立水泥混凝土加铺路面接缝在最不利温度时的温度-荷载耦合模型,对不同沥青加铺层厚度、模量和不同应力吸收层厚度、模量工况下的温度应力与温度-荷载耦合应力进行研究.根据计算结果,提出了沥青加铺层、应力吸收层的合理厚度范围,并对加铺层与吸收层的模量加以控制.

基于有限元分析橡胶沥青应力吸收层对沥青道路的影响

为了研究沥青道路加设应力吸收层后基层受力情况,选用Abaqus构建在沥青道路面层和基层加设橡胶沥青应力吸收层模型.在温度和荷载共同作用下,对荷载中心线基层部分和路中心线基层部分应力分析及车辙分析.结果表明:加设5 cm的橡胶应力吸收层,荷载中心线基层部分的竖向应力降低了12.19%,路中心线基层部分的竖向应力增加了2.17%,同时路面车辙增加了2.134%.应力吸收层的引入对基层能够起到保护作用,但不是越厚越好,推荐应力吸收层厚度在2~3 cm范围内.

能源载体条件下静钻根植桩承载特性

为了研究温度荷载影响下静钻根植桩的承载特性,通过室内试验测得温度在混凝土-土界面上的传导特性及对界面接触摩阻力的影响.测试结果表明,接触压力对温度传导无明显影响,温度对混凝土-土接触面上摩阻力无明显影响.根据试验测试结果,采用顺序热力耦合分析方法,建立考虑温度荷载影响的静钻根植桩受力分析有限元模型.计算结果表明,制热及降温过程对静钻根植桩承载特性的影响受桩顶荷载的影响较大.温度荷载引起的预制桩桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶、桩端位移、水泥土竖向应力的变化均与桩顶荷载相关,制热与降温过程引起的静钻根植桩承载特性变化有较大差异.

高速公路混凝土桥复合桥面铺装热效应分析

针对广东地区高速公路混凝土桥复合桥面铺装结构普遍存在的车辙、推移等剪切病害,采用ANSYS有限元软件,结合广东气候特点,建立轮胎和混凝土桥复合桥面铺装实体模型,分别进行温度和温度-荷载耦合条件下桥面铺装结构层的热效应数值模拟。结果表明:铺装层内部温度场分布不均匀,且温度应力下剪切变形薄弱层为下层AC,而耦合条件下横向剪切变形薄弱层为上层AC,纵向剪切变形薄弱层为下层AC。研究成果可为广东高速公路混凝土桥复合桥面铺装结构设计提供工程经验借鉴及参考。

钢桥面铺装粘弹性力学分析

由动态力学试验数据通过粘弹性力学关系式转换,得到用Prony级数进行数值表征的广义Maxwell模型参数。在此基础上,以九江长江公路大桥为例,通过有限元建模,模拟分析荷载-温度耦合作用下钢桥面铺装面层表面的应变状态,计算得到典型温度下4种铺装结构表面最大横向弯拉应变及其分布特征。结果表明,某温度下的一个加载过程中,任一荷位出现最大表面横向弯拉应变的位置在横断面上的分布是不同的,而双层环氧沥青混凝土铺装结构增加Eliminator防水粘结层可有效降低铺装表面最大横向拉应变。