水利枢纽永久道路预制水泥混凝土路面结构力学响应及接缝传荷能力分析

水泥混凝土路面在行车荷载作用下极易发生结构性损坏,频繁修补严重影响交通通行效率,预制水泥混凝土板凭借其快速开放交通在水泥路面快速养护中得到了一定应用。研究水泥混凝土预制板结构在静载作用下的力学响应对于合理设计水泥混凝土预制板结构、提高路面结构使用性能具有重要意义。首先根据实际路面结构和路面结构的损坏情况,运用ABAQUS建立水泥混凝土预制板路面结构的三维有限元模型,分析静载作用下预制板参数变化对路面结构力学响应的影响,最终确定合理的水泥混凝土预制板结构设计参数。研究结果表明:静载作用下预制水泥混凝土结构的最大拉应力临界荷位为横缝边缘中部,最大挠度临界荷位为板角。影响预制水泥混凝土板拉应力和挠度的主要因素为路面板厚度,面板模量、基层模量和接缝宽度对预制板拉应力、挠度、应力传荷系数、挠度传荷系数的影响均较小。通过计算建议采用平面尺寸接近正方形的预制板块,预制板厚度约为20 cm,基层模量要求为1300~2200 MPa,接缝宽度为10~20 mm。

基于性能的高模量沥青路面结构力学响应

为探究高模量沥青混凝土长寿命沥青路面应用,研究了高模量沥青混合料的动态模量和抗剪强度。结果表明,高模量沥青混合料的强度具有较强时-温依赖性,抵抗变频加载能力较强;其内摩擦角比传统AC(沥青混凝土)沥青混合料小21%,黏聚力高3倍。采用有限元分析7种不同高模量沥青路面结构的力学响应,针对优选的4种路面结构分析厚度对路面力学响应的影响。进而利用车辙预估模型,以车辙深度为控制指标,预测高模量沥青路面的功能寿命。结果显示,不同力学指标对应的较优路面结构均为上中下面层、中下面层采用高模量沥青混合料的结构,其与传统AC结构相比可分别延长路面寿命326%和118%。

岩溶富水隧道水压变化引起的结构力学响应及防治措施

针对岩溶富水隧道水压变化引起的结构失稳破坏问题,通过采用数值模拟方法研究了不同影响因素下“全封堵”型衬砌结构的受力特征,结果表明:对于高压富水隧道,仅通过增加衬砌强度来提高隧道极限水头是不科学且不经济的,必须采用“排导”型衬砌,以减小作用在衬砌上的水压力。鉴于此,文章研究分析了仰拱下泄水洞、围岩径向排水孔、仰拱泄水降压孔及排水沟等减缓隧道衬砌水压力的措施,结果表明,这些措施均可在不同程度上有效减小衬砌水压力并降低水害程度,在实际施工中,可结合具体工程进行选择或组合使用。最后,结合具体工程案例,文章针对降雨条件下岩溶隧道衬砌背后和仰拱水压过大问题,采用了增设横向泄水孔和竖向降压孔的具体施工措施,该措施降水压效果明显,确保了衬砌结构的安全。研究成果可为岩溶富水隧道设计、施工以及运营维护提供参考。

长寿命沥青路面结构力学响应的三维有限元分析

长寿命沥青路面是国际道路工程界提出的新技术。本文运用三维有限元程序对4种路面结构进行对比应力分析,分析了结构组合变化对层底弯拉应变的影响。为设计长寿命路面结构提供了必要的理论基础。

沥青路面坑槽修复材料研发及结构力学响应分析

目的研发一种新型高性能沥青路面坑槽修复材料,探究坑槽修补面积、修补厚度对修补后路面结构的影响.方法通过挥发速率试验确定稀释剂.通过马歇尔稳定度试验确定添加剂.并对混合料进行马歇尔稳定度试验、高温稳定性试验、水稳定性试验等路用性能试验.利用ABAQUS建立沥青路面坑槽修补有限元模型,分析不同修补面积、不同修补厚度对路面结构修补的影响.结果稀释剂B与添加剂c为最优组合.当稀释剂B掺量为20%,添加剂c掺量为10%时,其初始强度达到4.03 kN,成型强度达到6.93 kN,施工和易性好,水稳定性试验中马歇尔残留稳定度大于75%,冻融劈裂强度比大于70%,车辙试验中动稳定度1487次/mm.剪应力的最大值出现于坑槽底部,拉应力的最大值出现于轮隙中心,压应力的最大值出现于坑槽表面.随着修补面积和修补厚度的增加,最大压应力和拉应力随之增加,最大剪应力随之减小.结论研发的沥青路面坑槽修复材料性能良好,满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)与工程使用要求.在坑槽修补的底部、表面应力最大值处,应保证混合料的密实性与原有路面的黏结性.以确保不产生二次破坏.

超大直径盾构隧道机械法施工联络通道结构力学响应分析

为了研究机械法修建联络通道对超大直径盾构隧道的影响,本文依托北京东六环路改造工程盾构段,采用三维数值模拟的手段对不同施工荷载下主体结构受力及变形特征展开研究。联络通道掘进机的顶推力的反力荷载以张拉力的形式作用于开口部位同侧的锚固端,荷载取值范围为0~30000kN。研究结果表明:1)随张拉荷载的增大,结构竖向收敛值和横向扩张值均减小,结构椭圆度降低,最大荷载工况相比于0kN荷载工况,结构椭圆度降低了18.5%;2)随张拉荷载的增大,结构所受的最大拉、压应力均增大,但集中在开口部位复合管片范围内,且小于复合管片的承载极限,可保证结构安全。

层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响研究

伴随着城市的发展和社会的进步,我国建筑行业呈现出迅猛的运行态势,作为高中生,未来社会发展的接班人,我们也要树立动态学习意识,充分扩展自己的知识面,由于一直就对建筑方面的知识感兴趣,就查阅了一部分资料,简要分析了层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响,在丰富自身储备知识的同时,也对相关问题有了更深层次的理解。

路面对路基强度及不均匀沉降的力学响应研究

路基强度和不均匀沉降对路面结构附加应力影响显著,是影响路面结构服役性能和使用寿命的重要因素,工程建设中,路面铺筑条件对路基沉降提出了要求。针对雄安新区高速公路长寿命路面结构形式,采用有限元数值模拟手段,定量和定性地分析了路基强度和路基不均沉降对路面结构附加应力的影响。研究结果表明:底基层层底受最大拉应力,路面表层受最大压应力,且均随着路基差异沉降的增加持续增大;当差异沉降范围内曲线过渡时,差异沉降率标准不具备普适性,在差异沉降率一定条件下,层底拉应力随着差异沉降范围的增加而逐渐减缓趋稳;路基路面接触模式对路面结构受力影响显著,当路基路面完全黏结接触时,路面结构底基层附加拉应力随路基模量的增加而增大,当路基路面完全光滑接触时,路面结构底基层附加拉应力不受路基模量的影响;路基路面完全黏结接触和路基路面完全光滑接触构建了路面结构受力分析的上、下限,根据现场路基模量、差异沉降范围和路面材料强度参数,提出可引起路面结构底基层层底拉裂的差异沉降率理论范围为0.29%~0.38%。该研究成果能够为提出满足高质量建设要求的路基强度标准和路基不均匀沉降标准提供理论依据。

火灾环境下钢结构力学响应行为研究进展

对火灾模拟与钢结构热响应行为相关研究成果进行了调研,主要对火灾温度场、结构热环境下力学响应行为、钢结构抗火等方面的研究进展和现状进行了分析、梳理和总结;从工程实际出发,探讨了火灾环境下钢结构抗火领域需要解决的主要问题。

围岩力学参数对小净距隧道初期支护受力影响的研究

以青岛地铁8号线胶州湾海底隧道工程为依托,研究各围岩力学参数在小净距隧道开挖过程中的重要程度。根据控制变量法选取了弹性模量,泊松比,黏聚力和内摩擦角进行数值模拟研究。运用三维有限差分模型,对泵站施工进行了模拟计算。结果表明:两侧隧道的最大主应力和周边位移随泊松比的增大而增大,随弹性模量等参数的增大而减小;隧道结构力学响应对内摩擦角的变化最敏感,对于应力方面,泊松比变化最不敏感;对于侧面竖向位移方面,黏聚力最不敏感。

落石冲击下单压式拱形明洞的回填方式

为了解不同回填方式对拱形明洞结构受力的影响,利用动力有限元法,以客专双线单压式拱形明洞为研究对象,分别取混凝土、夯填土石、黏土、堆积土4种填充材料,对拱圈与耳墙间、耳墙外侧、拱顶上部进行4种不同方式的回填,并与不回填组成5种工况,模拟落石冲击下明洞结构的力学响应,对比分析拱顶、拱肩、拱脚、耳墙及仰拱等部位的应力、位移和地基反力;对各工况下的不同部位的应力、位移及基底反力进行打分,将每一工况对应的各项得分相加得到总分,根据总分对各工况进行综合评价。结果表明:在拱圈与耳墙之间采用混凝土填充,对落石冲击的缓冲和自重下结构的受力,都要优于采用夯填土石或黏土,但应注意保证耳墙基底地基承载力;当耳墙外侧有堆积土回填时,结构受力明显改善,但耳墙基底反力有所增大;相对于采用较坚硬的夯填土石或混凝土,拱顶上部采用较松软的黏土作为缓冲材料,更有利于结构拱顶部位的受力,但不利于耳墙侧拱脚和仰拱受力。

软土地区地下构筑物上覆道路相适配的三维有限元分析模型

文章依托某市政道路隧道及轨道交通市政配套工程实例,立足施工现场和项目施工体量,以ABAQUS有限元软件为三维有限元分析平台,构建与构筑物上覆道路现有参数相适配的三维有限元分析模型,并围绕软土地基,重点研究路基路面应力、路表竖向位移等关键指标,计算结果与参数敏感性,强化对该市政工程施工状况的认识,分析上覆道路的损坏模式及发生各类损坏现象的具体成因,进而采取针对性的处理措施,切实提高构筑物上覆道路与既有路基结合部质量,规避各类问题。

超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析

以国内首个水下超大直径盾构主隧道机械法联络通道工程——海珠湾隧道区间6#联络通道工程为例,首先分析不同类型特殊衬砌管片在超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工过程中的适用性,然后采用动力显式有限元法建立考虑刀盘切削及材料损伤破坏的精细化模型,研究内覆钢板特殊衬砌管片在联络通道机械法施工过程中的受力特性。研究结果表明:机械法施工过程中超大直径盾构主隧道发生椭变,切削破洞后洞口两侧呈明显压应力集中现象,且受刀盘切削顶进影响,较大的变形增量及环间错台量均集中在洞口两侧;采用内覆钢板特殊衬砌管片,洞口侧结构在切削过程中的应力集中现象明显减弱,开口侧变形减小0.5~1.5 mm,结构更安全;施工前将特殊衬砌内覆钢板焊接为一体有利于增强管片之间整体性,可将主隧道环间错台变形限制在较小水平。