脱空对刚性道面板应力分布的影响及临界脱空状态

基于层间弹簧模型提出支承状态模拟方法,构建刚性道面板数值仿真模型。考虑不同飞机荷载和接缝状态,分析脱空影响下的道面板荷载应力增幅、位置偏移及重分布规律。结果表明：层间弹簧模型可准确地模拟脱空导致的刚性道面板支承损失以及不同脱空状态;随着脱空加剧,脱空区边缘的荷载应力增大,最大荷载应力在板厚方向上的位置由板底转移至板顶;当脱空区内最大荷载应力超过健康状态（即无脱空）下临界荷位的峰值应力时,该脱空状态即为临界脱空状态。相比传统弯沉指标,临界脱空状态能够更准确地反映脱空对道面结构的影响。     

板底脱空水泥路面疲劳寿命预估方程研究

为了建立脱空状态下水泥路面疲劳寿命预估方程,基于ANSYS建立板底脱空的水泥路面力学模型,计算其荷载应力和温度应力,分析其较已有计算方法产生偏差的主要影响因素,提出相关修正系数。然后,利用层次分析法确定板底脱空状态下相关脱空修正系数各个影响因素所占权重。最后,根据数据统计结果,运用多元非线性回归方法确定其修正系数计算方法,并构建最终板底脱空下疲劳寿命预估方程,为水泥路面板设计及后期维护提出依据。结果表明:荷载大小及脱空半径对荷载应力影响较大,分别可以达到0.5~1.3倍和0.1~0.5倍,对疲劳寿命影响达到0.6~1倍和0.7~1倍;脱空半径及深度对温度应力影响较小,但在温度梯度下影响较大,达到11.6%,对疲劳寿命影响最大达到0.5倍;面板厚度小于300 mm时,水泥路面板受力状况不利,疲劳寿命骤降。     

采用修正割线模量法分析地基的非线性沉降

提出了一种考虑时间因素的地基非线性沉降计算新方法,即修正割线模量法．该方法的计算原理是利用反馈修正技术依据地基载荷试验曲线反求各级荷载下地基土不同附加应力水平区段的修正割线模量,附加应力计算采用Boussinesq弹性理论解,采用分层总和法计算地基沉降．采用修正割线模量法对Briaud和Gibbens（1993）所做的一系列砂土地基中的基础加载试验成果进行分析．通过对不同基础加载试验曲线进行归一化处理,获得不同尺寸基础的荷载与相对沉降的归一化曲线,该曲线与计算曲线相吻合;采用修正割线模量法计算得到的不同尺寸基础对应于沉降25mm及150mm的荷载Q25及Q150与实测结果的误差在10％以内,根据南侧及北侧3m基础30min加载试验确定的蠕变指数m分别为0．036和0．030,计算得到2014年（20年后）2个3m基础所发生的总沉降分别为39．6mm和36．7mm．     

室内承载板法土工试简约束的综合修正

室内承载板法是测定土样回弹模量的标准试验方法，其基本原理是根据实测的各级承载板压力和回弹变形的关系，运用圆形垂直刚性分布荷载作用下的弹性半空间体竖向位移理论公式来计算土样回弹模量．但是，由于击实成型的测试土样受到土工试筒的筒底和筒壁的约束作用，土样的有限尺寸和受力条件与半无限的弹性半空间体理论存在较大的差别，造成土样回弹模量测试结果偏大，导致测试结果难以应用于路面结构设计，所以有必要对室内承载板法的土样回弹模量测试结果进行约束修正．为此，首先推导了具有刚性下卧层的弹性层轴对称课题的应力和位移理论解，并通过轴对称有限元法，验证了理论解的正确性，从而考虑土工试筒筒底的约束作用，以竖向位移理论公式提出了室内承载板法测定土样回弹模量的高度修正系数墨．其次，在高度修正的基础上，通过轴对称有限元法考虑土工试筒筒壁的约束作用，提出了室内承载板法测定土样回弹模量的直径修正系数墨．综合高度修正和直径修正，提出了不同直径D的承载板测定土样回弹模量的综合修正系数K，以及K和D的回归公式．最后，通过不同直径承载板进行了室内测试验证．验证结果表明，所提出的综合修正系数可用于室内承载板法测定土样回弹模量的土工试筒约束的综合修正，并保证了测试结果的合理性和可靠性．     

基于弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空识别方法

通过分析脱空产生和形成的机理以及板底脱空图式来确定脱空识别的研究方向．采用弹性地基板模型分析了落锤式弯沉仪（FWD）荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律。回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基刚度半径、路面板角弯沉比（FWD荷载作用于板角和板中时弯沉之比）之间的近似关系式,建立了通过比较实测弯沉比与理论弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空的识别方法．工程实践表明,采用方法判别水泥混凝土路面板角脱空状况是可行的．     

基于弯沉指数的水泥混凝土路面板角脱空识别

采用弹性地基板模型，分析了落锤式动态弯沉仪（FWD）荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律，回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基板相对刚度半径、路面板弯沉指数（FWD荷载作用于板角和板中时的荷载中心点弯沉之比）以及邻板传荷能力之间近似关系式．建立了通过板角和板中的FWD实测弯沉盆数据，对比理论计算结果判别水泥混凝土路面板角脱空状况的方法．     

水泥混凝土路面的温度翘曲应力

本文采用有限元位移法对两种弹性地基上的混凝土路面板在温度翘曲变形分別受到地基反力和板自重的约束作用时产生的翘曲应力进行了分析,同时还分析了翘曲变形时板同地基脱空的情况和考虑脱空影响后翘曲应力的变化。分析结果表明,目前盛行的Westergaard理论因未考虑脱空影响,而得出偏大的计算结果。作者还根据有限元解算结果绘制了半无限地基板翘曲应力系数的计算曲线。     

基于承载板试验的双参数地基基床系数的获取方法和试验研究

基于Pasternak地基模型的基本理论,利用能量法建立双参数地基-刚性板系统的能量方程;根据最小势能原理,建立双参数地基基床系数、承载板尺寸、荷载和沉降变形之间的关系式.基于此关系式和已有基床系数确定规则,通过不同尺寸承载板的荷载试验,可以建立以双参数地基基床系数为未知数的方程组,从而解得双参数地基基床系数表达式.通过4块不同形状和尺寸刚性板(直径0.3m、0.6m圆板和边长0.54m、0.71m方板)的实测试验获取实际场地下砂性地基土的双参数基床系数值,验证了上述方法的可行性;结合基础沉降和相邻基础相互影响的算例说明了双参数地基的工程意义;结合已有研究成果给出了不同状态的黏性土和砂性土的双参数基床系数的建议值.本文方法为双参数地基模型的推广及工程应用提供一定的借鉴与参考.     

基于三维有限元的超薄白色罩面结构设计方法

通过有限元分析及试验，探讨了超薄白色罩面（UTW）的结构设计方法．采用ANSYS软件建立有限元模型，以正交各向异性接触模型模拟层间接触状况．分析确定了最不利荷位，对板底拉应力和层间剪应力的影响因素进行了分析，计算了不同板尺寸下的温度应力．基于基层顶面当量回弹模量和旧沥青层模量，给出结构强度综合系数的计算公式，得出结构强度综合系数小于等于17时的板厚设计图表，可用于超薄白色罩面的路面设计。     

框-剪结构考虑墙肢剪切变形时剪力墙合理数量

从框架-剪力墙结构协同工作的连续化分析原理出发,建立了在水平荷载作用下考虑剪力墙剪切变形影响时的平衡微分方程．按照我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3—2002）和建筑抗震设计规范（GB50011—2001）,推导了考虑剪力墙剪切变形影响时满足层间侧移角限值的抗震剪力墙计算公式,并将其与未考虑剪力墙剪切变形影响时的计算公式进行比较,分析了它们在确定剪力墙合理数量上的相似点与不同点．然后引入了各种修正系数,通过图表探讨了剪切变形系数对剪力墙合理数量的影响．最后给出算例,反映出系数对计算结果的影响程度,并分析了引起差异的原因,该方法简单实用,可用于高层建筑结构的初步设计阶段,     

水泥混凝土路面接缝传荷能力模型试验研究

为研究正常使用状态下水泥混凝土路面接缝传力杆的传荷性能影响因素及其衰减规律,进行了3组10块带接缝水泥混凝土路面板的室内疲劳试验。试件分别采用不同的传力杆直径、长度和混凝土板厚度,考虑了3种不同因素对传荷能力的影响,后续建立的ANSYS有限元模型也对试验结果进行了验证。通过分析不同工况下路面板接缝两侧的弯沉值及传荷系数表明:水泥混凝土路面板的传荷能力在最初加载的7万次过程中衰减明显,之后衰减缓慢;传力杆直径、长度及混凝土板厚度的增加,能够提高接缝的传荷效率,但十分有限。     

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.     

水泥混凝土路面脱空的压浆技术及应用

介绍了水泥混凝土路面脱空识别及压浆施工的方法和目前该领域的研究进展,显示了最新的发展领域,探讨了水泥混凝土路面板下地基脱空产生的机理, 评述了路面脱空产生的危害.对路面脱空压浆技术理论、施工环节的关键技术方法进行了综述.     

港口道路堆场水泥混凝土铺面荷载应力计算

针对港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构的荷载应力计算问题,将其上作用的流动机械荷载、集装箱荷载简化为单轮(单箱脚)荷载、单轴(单列箱)荷载和多轴(多列箱)荷载等图式,采用不等平面尺寸双层板力学模型,提出了港口道路、堆场水泥混凝土铺面面板和基层荷载应力计算的一般式,分析了旁侧轮、旁侧轴、单列及多列箱、板平面尺寸、基层超宽以及接缝传荷等因素对面板和基层荷载应力的影响规律,比较了有限元结果和公式荷载应力的一致性和精度,结果可用于港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构荷载应力估算.     

机场水泥混凝土道面板尺寸的确定方法

建立起了机场水泥混凝土道面板尺寸的确定方法。道面板的尺寸是由飞机荷载和温度(包括伸缩应力和翘曲应力)共同作用所决定的。研究成果已应用到某机场道面工程中，经使用表明，理论研究结果正确。     

脱空对机场水泥混凝土道面荷载应力的影响

提出了通过建立ABAQUS三维有限元模型,将计算弯沉盆与实测弯沉盆对比,得到较为精确的计算脱空参数的方法,并计算了机场水泥混凝土道面板底不同脱空程度对道面板荷载应力的影响.计算结果表明:有限元软件计算道面弯沉中,以静载代替脉冲荷载对计算结果影响很小;脱空区域基础与面层并非完全脱离,其反应模量较原值有一定折减;在严重脱空区域,道面荷载应力较未脱空时可增大80%.     

基于薄板单元的水泥混凝土路面荷载应力分析

将刚性、半刚性基层上水泥混凝土路面结构简化为弹性地基上不等平面尺寸双层结构模型,在轴(轮)载作用下,采用薄板单元,讨论了模型网格划分和计算精度的关系.研究了移动轴载作用下路面结构最大荷载应力大小和位置的变化规律.分析了基层超宽对面层和基层自身最大荷载应力的影响,基层超宽降低了面层的荷载应力,幅度为0～33%;但基层自身荷载应力明显增大.比较了采用薄板单元及实体单元时面层和基层最大荷载应力的差异,当面、基层厚度增大时,采用薄板单元得到的面层荷载应力偏大0～20%;而基层荷载应力偏小2%～30%.给出了标准轴载作用于纵边中部荷位的荷载应力修正系数.     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层力学分析

车辆荷载作用所引起的剪切破坏是旧混凝土路面上沥青加铺层(AC)结构产生反射裂缝的主要原因之一,采用有限元法对旧混凝土路面上AC层进行了力学分析,重点考察了车辆荷载作用下接缝处AC层的剪应力与弯沉差,分析了临界荷位及计算参数的影响规律,并给出了可用于生产设计的回归公式。     

某改建公路水泥路面板荷载应力与数值研究

利用ABAQUS对某改建公路的路面结构方案A和方案B进行研究,建立具有完整路面宽度的三维有限元模型,水泥路面接缝采用弹簧单元进行模拟,以便划分出不同大小尺寸的水泥混凝土板.然后载入标准轴载、超载20%、超载40%、超载60%时荷载,计算在均质稳定路基情况下水泥混凝土板的拉应力以及弯沉变化,分析A、B两个方案路面结构的优劣.