路面结构的动荷载效应及对反分析结果的影响

采用有限元方法分析路面结构的动、静荷载作用响应，并与弹性层状体系理论分析结果比较，表明路面结构的动、静荷载反应有明显的差别。路基不同深度处存在刚性下卧层时，考虑静荷载作用的分析结果有显著的差别，而考虑动荷载作用的分析结果差别不大。在利用动态弯沉盆数据进行路面结构模量反分析时，如忽视动荷载的影响，则反算结果误差很大，甚至不可信。如果按照动力学模型进行路面结构反分析，结果可基本不受下卧层的影响。     

路面结构模量反演的蚁群算法研究

路面结构模量反算是一个复杂的非线性优化问题.通过对待反算参数进行离散,将路面结构参数反算问题转化为组合优化问题,建立了基于蚁群算法的路面结构参数智能反演模型.通过理论和实测弯沉盆的反算及分析,获得了满意的反算结果.研究表明,采用蚁群算法进行路面结构层模量反演,有效地解决了常规最优化算法的初始值和局部收敛的问题,不需多次调用正分析程序,提高了计算效率,是一种精度好、速度快、结果稳定且全局收敛的模量反算方法.     

长沙高速红砂岩路基动态模量与压实度的关系研究

针对目前路基检测领域采用静态施工控制指标的不足,本文在长沙高速公路路基上进行压实度实验,并在相应的点用FWD和PFWD进行了路基检测,然后进行数据反演和分析。结果表明:PFWD测得路基的弯沉反演得到的动态回弹模量比FWD法测得的路基动态回弹模量略大一点,但其数据都基本上接近;长沙高速红砂岩路基的动态回弹模量与压实度存在良好的相关性,且乘幂模型的相关性最好。     

考虑频响特性的均质梯形断面路基等效参数计算

以无砟轨道路基为主要研究对象,建立多个高度梯形断面均质路基及半无限空间的有限元动力计算模型,对路基及半无限空间在相同荷载作用下不同位置的动应力、动位移和加速度进行了频响特性对比分析。综合考虑各动力响应结果得出：除去边坡点,路基内大部分点的动力响应吻合度基本呈现随路基高度减小而有所增加的趋势,当路基高度小于3m时,吻合度可达到约80％;当路基高度为4～6 m时,吻合度可达到70％以上;当路基高度为8 m以上时,吻合度低于60％。根据不同的动力分析目的,达到满足分析精度要求的吻合度时,具有梯形断面的路基可以等效为半无限空间,其等效参数可以按照动力基础半空间理论进行计算。     

露天-地下联合开采中洞室群动力响应分析

利用FLAC3D软件模拟了露天爆破荷载作用下地下洞室群的动态响应.采用IDTS3850测试仪实测爆破振动数据,利用萨道夫斯基经验公式计算在最大装药量和最短爆心距情况下的爆破振动参数;将速度时程转换为应力时程,并利用FLAC3D内置的Fish函数,通过在边界节点或内部节点上输入动力荷载时程来实现动力加载,然后从塑性区、位移和应力方面对动力模拟和静力分析结果进行比较,得出动力荷载对洞室群稳定性的影响状况.研究表明:爆破振动会加大洞室群的竖直位移,尤其是洞室间交叉区域的位移;施加动力荷载后,对静力作用下所产生的应力集中有一定的卸荷作用,还会增大洞室壁的片帮,但不会使洞室群整体破坏.     

爆炸荷载作用下浅埋综合管廊野外试验与弹性动力响应分析

为了研究管廊结构在爆炸荷载作用下的荷载分布规律、动力响应及破坏机理,评估管廊工程的防护潜力,获取管廊在爆炸荷载作用下的试验数据,设计并开展了管廊结构的抗爆试验.本文主要分析了在比例爆深为2.000,1.587,1.260 m/kg^1/3三种工况下管廊顶板中心处的动力响应.试验测得了三种工况下爆坑大小,以及顶板中心底部纵筋和箍筋及侧墙中心内侧箍筋应变时程曲线、加速度时程曲线、反射压力时程曲线和位移时程曲线.试验数据表明,顶板中心底部箍筋应变远大于纵筋,且振动使管廊产生的反复位移大小相当,建议管廊采用对称配筋、箍筋加密、混凝土保证抗压强度.通过常规武器效应计算软件CONWEP计算并验证了反射压力峰值的准确性,进一步得到了作用于管廊的总压力并将其简化为均布荷载,计算出弹性响应阶段顶板中心的最大位移,与实测位移进行比较,吻合较好.     

交通荷载作用下粉土路基响应特性分析

交通动荷载作用下粉土路基具有沉降变形过大等特点,成为公路工程难题.依据工程实例,采用大型有限差分软件FLAC3D对某粉土路基进行了动力响应分析,得到了路基沉降云图、路表沉降时程规律和剪切应变增量云图等.数值分析表明:动荷载幅值为10kPa、20kPa、30kPa和40kPa时,路基表面沉降位移分别为0.52cm、1.09cm、1.71cm和2.50cm,呈非线性增长;路基沉降分为瞬时沉降和动力固结沉降,其中动力固结沉降约占总沉降的一半左右,在公路工程中应给予重视.     

基于FWD的沥青层反算模量修正系数

针对室内沥青混合料试验动弹模量与无损检测反算模量存在一定的差异,通过试验路的铺筑、落锤式弯沉仪（FWD）现场测试、试验路的钻芯取样、沥青混合料的旋转压实成型、室内动三轴试验、各沥青层模量的复合和试验路结构模量的反算,得到了沥青混凝土层室内试验动弹模量ES与无损检测反算模量EB,并对二者试验结果处理分析,得到了沥青层反算模量修正系数K,即K=EC/EB。研究结果表明：根据K的取值可以确定现有路面实测状况下路面结构沥青层的动弹模量,更加方便路面承载能力的评定,同时也为路面加铺设计中相应的设计参数提供了依据。     

路基土非线性性质对半刚性基层模量反算的影响

采用数值仿真技术,利用有限元软件MSC-NASTRAN模拟承载板试验,在充分考虑路基土非线性性质的基础上,对半刚性基层及底基层材料进行了模量反算。结果发现,路基土非线性性质对半刚性底基层的模量反算影响较大,而对半刚性基层的模量反算影响相对较小;另外还得到了一些较有价值的结果,对现场测定半刚性材料模量有一定的参考价值。     

土石混填路基压实度检测新方法探讨

土石混填路基变形模量和孔隙率随荷载增加而发生变化,土石颗粒受载前后体积不变,基于上述特点,建立了集中荷载作用下土石混填路基孔隙率和变形模量的变化模型,引进分级加载的思想和基于集中荷载作用于半无限空间的布辛奈斯克理论,建立了可考虑土石混填路基变形模量与孔隙率变化影响的路基表面竖向位移计算模型,利用土石混填路基表面静载试验曲线及曲线拟合方法确定了土石混填路基初始孔隙率,建立了土石混填路基压实度检测新方法.结合某工程实例进行测试结果对比分析,结果表明:新方法与传统方法测试结果吻合,能加快测试速度,降低对路基的破坏程度.     

大跨度张弦桁架雨棚结构等效静风荷载数值模拟

基于谐波叠加法模拟生成风速时程并转化为风压时程;采用ANSYS建立结构有限元模型,施加模拟所得的风压时程,计算分析结构风致动力效应;给出风振动力放大因子定义,将其与基于特定时刻的结构瞬时风压分布相结合,进而提出等效静风荷载新内涵.运用数值模拟分析,给出了基于结构立柱基底竖向反力和桁架跨间位移的等效静风荷载.     

运用惰性点方法反算沥青路面结构地基模量

在水泥混凝土路面中存在的路面弯沉盆惰性点,可以用于反算水泥混凝土路面结构模量.为此论证了惰性点在沥青路面弯沉盆中的存在性,并利用惰性点方法开发出一套反算沥青路面结构地基模量的程序.首先论证典型的沥青路面3层体系可以简化为2层体系,在此2层体系中存在惰性点.然后,通过回归分析方法得出了路面结构信息与惰性点参数的相关关系.最后通过此关系,可以在实测弯沉盆中找到惰性点,并求解地基模量.     

基于人工神经网络的沥青路面模量评估

介绍了利用弯沉盆参数和人工神经网络方法来处理FWD（落锤弯沉仪）的测量结果用于结构层模量的评估。在研究弯沉盆信息时,利用FORTRAN程序进行了轴对称模型的动力有限元分析.与现有的反算程序中利用迭代不断调整模量来匹配弯沉的方法不同,本方法利用基层破坏指数和形状因子两个参数来确定土基模量,并将土基模量和其他参数一起作为输入,利用人工神经网络来预估上层模量.最后,分别利用本方法和软件ELMOD对实测FWD数据进行分析,结果验证了本方法的可行性.     

单周期荷载作用下纤维沥青路面的动态响应

为了研究动荷载作用下纤维沥青路面的响应,基于弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同的荷载作用时间、路面体阻尼比、土基模量和加载方式对不同纤维沥青路面结构的路表最大弯沉的影响规律.对于不同纤维沥青路面结构:不同荷载作用时间下,路面的动静态弯沉差值基本接近;随着路面体阻尼比的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率和到达最大动弯沉对应的时间基本接近;随着土基模量的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率基本接近;半矩形波荷载比半正弦荷载作用下的路面动态弯沉大,而弯沉差值基本接近.分析表明,在单周期动荷载作用下,纤维的加入提高了路面的整体抗变形能力,但对路面的动态弯沉影响规律基本相同.     

重载铁路轨道路基系统动位移空间分布特征

建立了重载货车-有砟轨道-路基系统耦合动力学模型.分析计算了在轨道随机不平顺激励下30t轴重重载铁路轨道-路基系统动位移的分布规律.计算结果表明:(1)轨道-路基系统各结构层动位移状态较为复杂,在重载货车通过的过程中,所受荷载也处于循环往复的加载和卸载状态.(2)在有砟轨道-路基系统的动位移的3个位移分量中,竖向动位移的幅值较大,横向动位移以及纵向动位移的幅值均不超过竖向动位移幅值的6%;而沿横向,动位移的分布较为缓和,其最大波动幅值不超过0.2mm,可近似看做均匀分布.(3)轨道-路基系统动位移沿竖向的变化,大体分为3个阶段:在钢轨到轨枕之间,出现明显突变;在轨枕层区域的衰减幅度较小;在道床层至基床表层及下部结构,竖向动位移表现为沿深度方向不断衰减,并且衰减速率随着深度的增加也在不断减小.     

落锤冲击作用下钢筋混凝土梁的动态响应

为研究钢筋混凝土梁在不同冲击速度下的动态变形规律,利用落锤冲击试验装置和二维数字图像相关系统,对12根钢筋混凝土梁的冲击力时程、平均跨中位移变化过程、跨中钢筋的平均应变时程以及裂缝的形成与扩展过程进行分析,重点讨论了梁的变形破坏模式及动态响应过程。研究发现：不同于静态三点弯曲试验的弯曲型破坏,钢筋混凝土梁的动态破坏形态主要表现为弯剪型破坏;冲击力峰值明显大于静态加载的承载力峰值,在恒定冲击质量的条件下与冲击高度正相关;钢筋混凝土梁的位移响应过程明显滞后于冲击力的响应时程,挠曲变形所持续的时长约为冲击力作用时长的40~60倍,位移响应表现出明显的滞后性;钢筋是否进入屈服阶段以及维持时长显著影响梁的最大位移以及残余位移。     

基于BP神经网络的页岩静弹性模量预测研究

页岩的静弹性模量是页岩油气资源勘探开发整个过程的重要参数,现阶段页岩静弹性模量的预测往往是先使用岩芯纵波时差及密度计算出动态弹性模量,再寻找动、静态弹性模量之间的关系。岩石矿物组成的差异常常导致常规思路得到的动、静态弹性模量的相关性较差,预测结果难以满足工程需求。为完成对研究区块岩芯的静弹性模量预测研究,首先对岩芯进行密度及纵波时差的测量;而后运用全岩矿物分析、黏土矿物分析及三轴压缩试验的方法对岩芯静弹性模量进行对比分析;并由三轴压缩试获取岩芯静弹性模量。按输入变量的不同建立并训练了三个BP神经网络预测系统;并对三个预测系统的应用效果加以对比分析。分析结果表明:只以岩芯密度和纵波时差为输入变量的BP神经网络的预测效果较差;以岩芯密度、纵波时差、石英含量及伊利石含量为输入变量时的BP神经网络预测效果较好,以岩芯密度、纵波时差、石英含量、方解石含量、伊利石含量及伊/蒙混层含量为输入变量时的BP网络预测效果最好。     

广义Gibson地基内部作用线源荷载的基本解

针对广义Gibson地基在埋藏线源荷载作用下的静力学问题,通过将内源线荷载等效为在相同深度范围内连续的集中点荷载的累加,采用Hankel积分变换方法,再结合具体的边界条件,推导得到地基土体在内源点荷载作用下的Hankel变换域中的解,并利用Hankel逆变换将变换域内的解转换为物理域内的积分形式解。然后对该解沿深度方向积分求得了地基土体在三种沿深度分布线荷载作用下的竖向位移解,并对地基内部沿深度分布线源荷载作用下地基表面土体变形问题通过具体算例,运用数值积分计算方法,分析了地基土体的非均质性、荷载分布深度等因素对地基表面土体竖向位移的影响。结果表明:①地基土体的非均质性对地基表面竖向位移有较大影响,相对而言,线源荷载竖向分布深度及荷载分布形式对地表竖向位移的影响较小,且地表竖向位移主要受浅层荷载的影响;②荷载分布深度对地表位移的影响主要体现在土体非均质性较小情况下,且在荷载沿深度减小分布时最为显著。     

黄土地区公路路基冲击压实试验

基于中国北方某湿陷性黄土路基工程,利用动力触探和面波法等方法对冲击压实工后的黄土路基进行对比检测。试验认为,冲击压实效果主要受路基填土含水量、起始压实度和颗粒组成等因素的影响;冲击压实能使路基整体强度得到均匀提高;可以用核子法、面波法、动力触探与标准贯入测试方法检测冲压质量。研究还表明,正确掌握试验与检测的时效性,有利于准确评价公路路基压实质量。     

不同工况下冲击破碎旧路面板的力学效果对比研究

采用三维有限元分析方法对不同冲击位置、不同冲击能量、不同地基刚度等多种工况条件下四楞冲击压路机冲击破碎旧混凝土路面板的力学作用和破坏效果进行了对比分析研究.研究发现,冲击位置、冲击能量和地基刚度三个参数相互耦合作用,最终综合决定冲压破碎路面板的破碎效果和力学行为.路面板破碎模式和效果会因为轮载冲击作用位置不同而有所区别.在一般地基刚度条件下,冲击板角位置沉降最大,对路基的影响深度最深,板中位置最小,但板中位置板底破碎面积最大;冲击能量越大越有利于路面板的破裂,但随着地基刚度增大,路面趋于难以破碎.建议根据不同的情况选择对应的行驶路线.