考虑层间滑移的水泥混凝土路面结构力学响应分析

为快速分析水泥混凝土路面结构响应特性,将路面结构简化为Winkler地基上的双层欧拉直梁,基于Euler-Bernoulli梁理论和状态空间方法,提出了一种考虑层间界面剪切滑移效应的水泥混凝土路面结构力学响应的解析计算方法.通过与有限元数值计算的结果对比,验证了该解析计算方法的正确性,并揭示了不同路面结构长度与层间剪切刚度影响下水泥混凝土路面结构变形响应的变化规律,以及荷载大小对界面处剪切力集度的影响规律.结果表明：计算时选用不同的路面结构长度对变形响应具有显著影响,建议长度不宜小于10 m;层间界面的剪切滑移效应会显著地影响水泥混凝土路面结构的竖直位移与弯曲变形,且该影响会随着荷载的增加而愈加显著,层间界面的接触效应不容忽略;增大层间剪切刚度能够有效地减小荷载对水泥混凝土路面结构变形响应的影响.     

基于层间接触含AR-SAMI复合路面的力学响应分析

目的通过设置库伦摩擦接触和粘聚接触建立含橡胶沥青应力吸收层(ARSAM I)复合路面的有限元模型,对其进行非线性力学响应分析.方法通过对ARSAM I进行界面拉伸实验得出材料的抗拉强度及变形,为ABAQUS道路模型的建立提供合理的参数,验证了考虑非线性接触的必要性.然后,利用非线性力学响应分析裂缝长度对应力强度因子的影响以及AR-SAMI的合理厚度、模量进行了设计.结果铺设AR-SAMI后应力强度因子下降47%,面层底部拉应力下降了17%~35%,AR-SAM I的模量和厚度建议设成600 M Pa和2.5 cm.结论铺设AR-SAM I能很好地延缓反射裂缝的发生,并且在很大程度上提升路面结构整体性能,使路面使用时间得以延长.     

浅埋盾构掘进诱发土体剪胀对地表变形的影响分析

目的 研究浅地层盾构掘进过程中隧道周围土体发生剪胀对地表变形的影响。方法 首先通过建立有限差分模型,结合非关联流动准则,得到了隧道周围土体发生剪胀时地表变形的主要区域;进而采用无量纲参数β对传统沉降经验公式进行修正。结果 最大地表沉降随着剪胀系数的增加而减小;采用相关联流动准则和非关联流动准则所得到的最大地表沉降的差值随着支护力的增大而增大;随着隧道埋深比的增加,土体剪胀作用对地表沉降的影响逐渐减小;修正系数β与剪胀系数η二者在预测地表变形规律方面表现出良好的一致性。结论 砂土剪胀对浅埋盾构掘进影响较大,分析地表变形时应合理考虑土体剪胀角。     

基于宕渣路基的沥青路面结构力学性能研究

为研究宕渣路基对沥青路面结构层力学性能的影响,开展了不同试验条件的宕渣土石混合料循环压缩试验。基于弹性层状体系理论,选用合适的材料参数,通过ABAQUS软件建立典型的路面结构,分析了宕渣路基回弹模量(E_0)对路基顶面压应变(ε_C)、路表弯沉(Ls)、水稳基层厚度、层底拉应力(σ_t)的影响,以及E_0对超载作用下路面结构力学性能的影响。结果表明:含水率(w)对级配2的E_0的影响最小,建议采用级配2的宕渣土石混合料作为路基填筑材料,工程建议值为其平均值244 MPa。二次函数能较好地刻画w与E_0之间的关系;宕渣填筑路基可以显著提高E_0,改善路面结构的力学性能,L_s、σ_t、ε_C随着E_0的上升而逐渐下降;对数函数可以很好地刻画基层厚度与σ_t之间的关系。通过增加路基回弹模量可以适当缩减水稳基层厚度,减薄厚度的宕渣路基路面结构力学性能仍然优于普通路基沥青路面结构;通过增加路基回弹模量可以改善超载作用下路面结构的力学性能,宕渣填筑路基后L_s、σ_(t(面层))、σ_(t(底基层))、ε_C的减幅范围分别为23.31%～38.80%、4.99%～11.14%、20.70%～47.69%、32.40%～59.16%。     

橡胶沥青应力吸收层的力学性能研究

为研究橡胶沥青应力吸收层(AR-SAMI)的力学性能,应用半圆弯拉、直接拉伸、剪切、压缩试验,通过在不同试验条件下进行四种力学试验,分析温度、速率对破坏荷载的作用;抗裂试验是应用J积分理论对抗裂性能进行评价,分别通过设置不同预切缝深度的SCB试件进行半圆弯拉试验,分析断裂韧度JC随试验温度的变化。研究结果表明:SCB试件破坏荷载随加载速率上升而变大,随温度上升而下降。当试验温度比试件的脆化温度低,试件断裂韧度JC与温度呈正相关。其他三种试验所对应试件的拉伸劲度、剪切应力和抗压强度均随温度的上升而降低;此外,运用ABAQUS软件来模拟分析SCB抗裂试验,分别研究AR-SAMI不同弹性模量对其最大破坏荷载影响和材料的断裂韧度受温度影响变化规律,最后和试验相对比,以便更准确地分析AR-SAMI的抗裂性能。     

基于山岭隧道高性能喷射混凝土应用研究进展

喷射混凝土因其高效、低成本和高质量,广泛应用于山岭隧道工程中。目前喷射混凝土强度低、回弹率高且对运营期隧道耐久性影响差,已成为亟待解决的问题。针对目前喷射混凝土存在的一系列问题,对高性能喷射混凝土在山岭隧道工程中应用取得的重大进展进行综述。以喷射混凝土在山岭隧道工程应用为背景,首先从掺液体速凝剂、优化材料组分及掺纤维增强材料三个方面系统阐述提高隧道喷射混凝土力学性能实现途径;然后从抗渗性能、抗冻性能、抗碳化性能以及硫酸盐侵蚀性能四个方面系统阐述改善隧道喷射混凝土结构耐久性保障技术。最后结合当前喷射混凝土在山岭隧道建设中存在的问题和发展需要,指出山岭隧道工程喷射混凝土结构应用技术的发展方向。     

橡胶沥青应力吸收层抗疲劳作用机理研究

为研究AR-SAMI的抗反射裂缝与抗疲劳作用机理,通过复合梁三点弯疲劳试验分析了AR-SAMI对加铺层疲劳开裂进程与疲劳寿命的影响;采用有限元数值模拟并结合疲劳断裂力学理论进行疲劳扩展寿命的预估,并与试验结果进行对比;通过计算加铺层底部的最大主应力与裂尖应力强度因子,探讨AR-SAMI的阻裂与抗疲劳作用机理。结果表明:①设AR-SAMI有效抑制了反射裂缝的产生并降低了裂缝扩展速率,使得试件整体疲劳寿命提高了57%;②设AR-SAMI后使得沥青加铺层在开裂后裂尖的应力强度因子大幅降低,也因此降低了裂缝的扩展速率;③应用疲劳断裂力学理论对裂纹扩展疲劳寿命进行预测,结果显示应力吸收层依靠自身较高的疲劳性能使得结构整体疲劳扩展寿命提高了36%。因此,AR-SAMI在长期的使用过程中对抑制裂缝反射并提高加铺层疲劳寿命具有显著的效果。     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

计算简支梁最大挠度的简单方法

提出利用悬臂梁法计算简支梁最大挠度的方法.先利用悬臂梁法计算简支梁端截面的转角.根据端面转角,确定最大挠度的截面位置,从而求出梁的最大挠度.本方法计算简支梁的最大挠度,既简单又快捷.     

沥青胶浆拉伸全曲线的试验研究

细观尺度上, 沥青混合料是由沥青胶浆、粗骨料和孔隙等构成的多相复合材料, 而沥青胶浆的力学参数为沥青混合料进行细观尺度研究的重要部分, 对抗拉强度有着决定性的影响. 本文通过设计制作加载夹具针对不同温度和不同加载速率的条件, 对9 组试件进行拉伸试验, 得到沥青胶浆拉伸全曲线. 通过对沥青胶浆拉伸全曲线的研究和计算, 确定了沥青胶浆的最大破坏应力σmax、刚度Knn 和破坏位移U, 这些参数为采用粘聚带本构模型模拟沥青混合料的开裂行为提供了力学参数.