基于足尺加速加载试验的高速公路沥青面层力学性能与高温性能研究

针对高速公路改扩建工程老路沥青面层,在120万次足尺加速加载试验条件下,采用动态模量试验评价其力学性能,采用贯入强度试验与汉堡车辙试验评价其高温性能。动态模量试验结果表明,20℃、10 Hz条件下沥青面层芯样0~120万次的动态模量维持在相对稳定的状态,最大值与最小值偏差约为6.9%。贯入强度试验结果表明,0~120万次的沥青面层芯样的单轴贯入强度相对稳定,老路的加铺层、上面层、中面层、下面层的贯入强度变化量分别为-0.04 MPa、0.11 MPa、-0.03 MPa、0.18 MPa。汉堡车辙试验结果表明,加铺层和上面层的芯样总体维持在稳定的状态,中面层和下面层芯样试验结果有一定程度的波动,下面层变化相对明显:汉堡车辙深度的变化率为114.56%,蠕变斜率的变化率为150%。根据120万次足尺加速加载试验结果,该高速公路改扩建工程老路沥青面层在力学性能和高温性能方面表现稳定,扩建后的路面能够满足交通荷载的使用要求。

基于足尺加速试验的挖掘机动臂疲劳断裂分析

为了分析动臂正常服役期间疲劳断裂的原因,提出了动臂台架疲劳试验方案,并基于疲劳关键点损伤复现一致性原则将实测铰点多向载荷等效为单向加载载荷,且由等效载荷引起的动臂疲劳关键点计算损伤与各测点实测应力疲劳累积损伤均处于同一个数量级,相对误差在8%以内;采用由等效单向加载载荷时间历程编制而成的五级加速试验程序谱,开展了四台大中型挖掘机动臂的足尺加速加载疲劳试验,并对疲劳破坏断口进行了扫描电镜分析,结果表明,动臂疲劳寿命离散性较大,疲劳裂纹源自未焊透、未熔合、气孔等焊接缺陷引起的应力集中点,根据台架试验结果对其中一台动臂焊缝结构细节进行有针对性的改进后,疲劳寿命至少提高了1.5倍。常用国际焊接标准中BS7608-2015、IIW-2008和AWS-2015标准预测寿命比较接近,且与第2、3台动臂的台架疲劳试验结果接近,而欧洲标准EN-2005预测寿命偏长。所提台架疲劳试验能有效检验出动臂等类似结构疲劳强度薄弱部位,为结构改进提供有价值的参考。

足尺加速加载试验环境系统路基内部温度场的数值模拟

由于新型足尺加速加载试验系统的规模较大,对空气温度、路面温度和路基温度的精确控制是环境模拟控制系统的设计难点。本文利用Fluent软件,对新型足尺加速加载试验系统的子系统——多年冻土模拟系统进行了数值模拟计算。结果表明,制冷管排上方形成平板导热时,在制冷管层厚度为30cm的情况下,允许管间距的最大值为40cm,形成平板导热时的平板与制冷管的距离与路基材料无关。路面冷风温度、风速,载冷剂温度,流速,制冷管径确定时,最优管间距为25cm,且与路基材料无关。当路面冷风温度、风速,载冷剂温度,流速确定,路基内温度达标时,总制冷量与制冷管间距基本无关,而与路基材料有关。

足尺路面加速加载设备MLS66在辽宁省的应用

介绍了足尺加速加载设备MLS66的加载方式、组成、性能以及基于MLS66性能特点的加速加载试验方案设计方法。以钢桥面铺装加速加载试验和微表处加速加载试验为例,介绍了MLS66在辽宁省的应用情况。根据两年来辽宁省采用MLS66开展加速加载试验的情况,认为MLS66是一种加载效率高、与实际行车荷载作用接近的加速加载设备,已获得的研究成果对于评价辽宁省沥青路面结构的使用性能、改善路面结构设计等方面都具有重要的参考价值。

基于足尺加速加载试验的地震波模量变化规律

为了解沥青路面的模量衰变特性,基于行车荷载模拟系统(MLS66),在实际路面上进行了足尺加速加载试验;并使用便携式路面分析仪(PSPA),对试验区域的地震波模量进行了测量。试验结果表明:沥青路面的地震波模量与荷载作用次数的关系曲线呈现3个阶段(1模量-荷载作用次数呈线性关系;2出现加速衰减;3趋于稳定)。荷载的间歇作用有利于地震波模量的恢复,间歇时间越长,模量恢复百分比越高,但恢复速率降低。模量衰减不限于加速加载区域,对加速加载方向前、后的影响要大于两侧的。得出了沥青路面模量的衰变规律。在常温状态下,地震波模量与路面性能在荷载作用下具有一致性。

足尺沥青路面加速加载试验数据的采集与分析

为了改进足尺沥青路面加速加载试验中力学响应数据采集、处理的方法,提高试验数据结果的准确性与可靠性,结合MLS66路面加速加载试验设备开展的大粒径碎石基层加速加载试验项目,阐述了足尺沥青路面加速加载试验的力学响应数据采集、处理的一般方法及注意事项。

光纤光栅传感器在足尺沥青路面加速加载试验中的应用

2013年年初辽宁省交通科学研究院开展的大粒径碎石基层加速加载试验项目,批量使用了光纤光栅传感器作为试验测试工具,取得了一些光纤光栅传感器在道路沥青路面试验中的试验数据,对试验中光纤光栅传感器的应用情况及试验结果进行分析和总结,可供业内人士参考借鉴。

盾构管片纵向接缝承载力原型加载实验

在地铁区间盾构隧道的衬砌环结构的设计中,管片间接头处往往是结构的薄弱部位。为验证纵向接缝的极限抗弯承载力,采用新型液压加载装置,针对国内地铁区间隧道常用的通缝拼装的管片纵向接缝进行了足尺加载试验。得到接头在压弯工况下的极限弯矩和极限变形,同时总结归纳了接头达到承载力极限状态的破坏现象,为纵向接缝力学性质的研究提供了一些参考。

加速加载试验在单层橡胶沥青路面结构研究中的应用

通过足尺加速加载试验系统,对单层橡胶沥青路面的路用性能进行试验。试验结果表明,单层橡胶沥青路面具有一定的抗疲劳性能,抗车辙能力较好,抗水损害能力较弱。

基于MLS66的路面加速加载试验数据采集系统建设

辽宁省MLS66足尺路面加速加载试验的总体目标是通过采集荷载作用下的路面性能数据和力学响应数据并分析,找出沥青路面的损伤机理与路面结构疲劳规律。建立了数据采集体系,采用有效的检测设备和数据采集手段,并编制软件进行数据采集与分析。

足尺加速加载设备简介

一、概述由于路面结构属开放体系,受环境因素影响较大,而且随着交通量的不断增长以及车辆轴载的增加,对路面结构的作用变得更加复杂。为此,单纯用室内试验来研究路面材料、结构性能,就存在着一定的局限性,不能与路面的实际受力状况相符合。而足尺加速加载设备能对正常施工的路段施加仿真的轮载,并通过重复地对路面结构施加足尺的移动轮载来迅速判定路面的性能,这样就可用某种程序对新设计方法、沥青混合料、改性材料。

竖向荷载下钢筋混凝土排水管道结构损伤声发射特征分析

外压荷载是导致钢筋混凝土排水管道结构破坏和失效的重要原因之一,会造成管道破裂、泄漏、甚至路面坍塌。为了有效地表征钢筋混凝土排水管道在外压荷载作用下的损伤特性,采用声发射技术监测钢筋混凝土排水管道在竖向荷载作用下的损伤过程。根据管道加载过程中声发射能量的变化和积累,将管道的损伤阶段分为弹性压缩阶段、塑性破坏阶段和剩余强度阶段。在弹性压缩阶段,由于试样内部发生的破坏活动较少,声发射活动呈现较低水平;在塑性破坏阶段,声发射能量呈现出逐渐递增的趋势;在剩余强度阶段,当达到破坏荷载时,声发射能量和累积声发射能量曲线迅速上升,在管道严重开裂后,声发射能量逐渐下降。根据足尺管件加载破坏过程的声发射特性,提出了基于声发射信号的钢筋混凝土排水管道损伤识别评价指标:声发射能量(E)、累积声发射能量(∑E)以及加载过程中AF/RA(平均频率/上升角)值。该研究对于揭示钢筋混凝土排水管道结构在外压荷载下的损伤失效机理,建立科学的城市排水管道服役安全评价体系,提升排水管道病害治理水平具有重要意义。

全厚度车辙试验与足尺加速加载试验相关性研究

采用数值模拟的方法,建立了全厚度车辙试验和足尺加速加载试验的仿真模型。在此基础上,对全厚度车辙试验与足尺加速加载试验之间的相关性进行了研究,结果表明:(1)相同荷载大小、作用时间时,足尺加速加载试验的路面路结构车辙与全厚度车辙试验仿真结果的曲线趋势基本一致;(2)足尺加速加载试验路面结构竖向位移比全厚度车辙试验的竖向位移偏大,两者比值接近一条水平直线,表明足尺加速加载试验与全厚度车辙试验结果之间具有线性相关性;(3)基于全厚度车辙试验与足尺加速加载试验之间的线性相关性,可望利用全厚度车辙试验建立高精度的车辙预估模型。

钢纤维对超深埋地铁隧道混凝土管片抗裂性能的提升作用

随着国内地铁工程建设的深入,近些年越来越多的地铁线路碰到了超深埋区间隧道的复杂问题。超深埋区间隧道管片的受力情况复杂,管片在施工阶段、运营阶段更容易产生裂缝及其他更严重的病害问题,严重影响到管片结构的安全性及耐久性。在普通钢筋混凝土管片中掺入钢纤维是提升管片性能的有效措施之一。通过掺钢纤维钢筋混凝土管片和普通钢筋混凝土管片的足尺加载试验得到管片的破坏曲线,即施加荷载与管片顶底部收敛值之间的关系曲线。从试验数据中可以发现钢纤维的掺入可以延缓管片裂缝的出现,同时能有效控制管片裂缝的发展,对超深埋工况下的地铁区间隧道管片的受力性能及抗裂性能等均有显著的提升作用。

双腹板工字型GFRP腰梁连接受力性能研究

为研究深基坑支护中双腹板工字型GFRP腰梁连接节点力学性能,针对GFRP腰梁的两种套筒式连接方法开展两点对称加载足尺试验,借助ABAQUS有限元模拟软件建立两种连接方法的三维数值模型,分析不同连接方法GFRP腰梁的受力性能,并以腰梁跨中截面为研究对象,揭示连接套筒与GFRP腰梁的横向变形规律,掌握不同连接形式GFRP腰梁构件的极限状态和破坏形式。结果表明,双腹板工字型GFRP腰梁承载力高,构件的稳定性好;采用内置式钢套筒连接构件变形较小,节点承载力更高,现场安装方便,能够实现基坑支护中腰梁构件的循环利用,是GFRP腰梁现场施工的合理连接方式。

装配式地铁车站结构双榫槽式接头抗弯力学性能试验研究

以长春地铁2号线袁家店预制装配式车站为工程背景,采用足尺加载试验研究方法,对地铁车站结构的双榫槽式接头在轴弯组合工况下的力学性能进行加载试验研究。通过试验研究,得出了双榫槽式接头部位的混凝土结构裂缝及构件接缝变形演变规律,探讨了接头转角与弯矩的关系,在此基础上研究了各个主要轴力工况下的接头抗弯刚度变化规律。试验结论对装配式地铁车站结构的接头设计具有重要应用价值。

装配式地铁车站结构双榫槽式接头应力演变规律试验研究

以装配式地铁车站结构双榫槽式接头为研究对象,采用足尺加载试验的方法,研究轴力和弯矩组合工况下接头部位混凝土及钢筋的应力演变规律。结果表明:加载过程中,接头部位混凝土及钢筋应力发展大致可分为3个阶段:线性阶段、非线性阶段、失效阶段;在加载初期,随着弯矩的增大,接头部位混凝土及钢筋的应力呈线性增加;当弯矩超过一定数值后,接头部位的混凝土及钢筋会发生频繁的应力调整,其过程一直持续至试件出现贯通接头部位的裂缝,从而导致构件失效;当构件达到失效状态时,500kN轴力工况下接头试件能承受的最大弯矩为420kN·m,1 000kN轴力工况下接头试件所能承受的最大弯矩为578kN·m。

固定可调式光伏支架力学性能的现场试验和健康监测

为研究真实环境下光伏支架的力学性能,以乌海四道泉光伏电站为研究对象,采用足尺加载试验和结构健康监测方法考察固定可调式光伏支架在设计载荷下和正常使用中的受力特性。在光伏支架阵列中选取1个支架单元进行加载试验,考察关键位置的挠度和应变,并与数值模型进行对比;在光伏阵列中选取不同位置的5个支架单元设置结构健康监测系统,实时监测光伏组件的风环境、表面风压和关键构件的应变,并与数值模型进行对比。结果表明:光伏支架结构在设计载荷下和正常使用中的受力性能良好。

SMA沥青路面抗车辙性能研究

通过足尺路面加速加载试验系统,对SMA沥青路面的抗车辙能力与普通沥青混凝土路面进行了对比试验。试验结果表明,SMA沥青混合料具有较好的抗车辙能力,而中面层沥青混凝土是沥青路面车辙的主要贡献者,仅仅加铺一层SMA沥青混合料并不能从根本上解决沥青路面的车辙问题,需要加强对各层沥青混合料的综合设计。

盾构管片接头转动刚度的理论与实验分析

在地铁区间盾构隧道的衬砌环结构的设计中,管片间接头处往往是结构的薄弱部位。本文在已有接头计算模型的基础上,引入简化假设,推导出了管片环向接头的力学模型,该模型考虑了混凝土的接触压力、螺栓的预紧力以及针对密封垫的修正。利用该模型可以得到接缝转角、张开量、螺栓拉力和接头转动刚度等内力和变形信息。为了验证模型的准确性,针对上海地铁区间隧道管片纵向接头进行了1∶1足尺加载试验,将试验的量测结果与理论模型的计算结果进行了对比。结果表明,计算模型可以很好反映接头的受力和变形情况。