公路隧道高强地基水泥路面轴载换算研究

现有《水泥混凝土路面设计规范》中轴载换算公式仅适用于基层顶面模量不超过212MPa的情况，不能解决公路隧道基岩强度较高下的轴载换算问题．利用三维有限元方法计算公路隧道水泥混凝土路面的板底临界拉应力，根据疲劳损伤原理推导了轴载换算公式．得出了公路隧道高强度地基下的单轴双轮、双轴和三轴双轮的轴载换算公式，可用于公路隧道水泥混凝土路面的厚度设计与寿命预估．     

公路隧道水泥混凝土路面设计方法

针对公路隧道水泥混凝土路面结构,建立了水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型.在考虑各种计算参数下采用了多元非线性回归方法,得出板纵向边缘中部底面拉应力和板角顶面拉应力的计算公式,并根据容许疲劳拉应力为设计指标提出公路隧道水泥混凝土路面设计方法,推导出水泥混凝土板厚计算公式.通过一个工程实例验证了该方法的有效性,为公路隧道水泥混凝土路面结构设计提供了理论依据.     

荒漠地区耐久性沥青路面结构设计指标与路面结构力学分析

通过分析荒漠地区恶劣自然环境下的重荷载交通沥青路面使用状况,采用有限元分析,提出了采用路面性能指数PCI、路表面弯沉与路面车辙作为路面结构的设计指标;得出了荒漠地区耐久性沥青路面结构受力分布.结果表明:不同轴载作用下路表最大竖向变形与轴载近似成线性关系,随着轴载的增大,最大竖向变形逐渐增大;路表最大拉应力以轮轴线呈现对称分布;路面结构层内的剪应力随着深度增加而增大,在距路表5 cm处剪应力达到峰值.研究成果可为荒漠地区耐久性沥青路面选材与结构设计提供科学的理论支撑与技术指导.     

路面结构极限承载能力分析

针对某公路路面的早期损坏,进行了超载车辆的轴重及其轮胎接地面积和压力的调查.基于实际轴载的作用图式,分别应用弹性层状体系理论和弹性薄板理论有限元法分析了重荷载作用下,该公路沥青路面和水泥混凝土路面结构的力学响应.按照起决定作用的各结构层材料抗拉强度确定两种路面结构类型的极限承载能力,初步建立了分析路面结构极限承载能力的方法.分析结果表明,沥青路面早期损坏的根本原因是过大轴载对路面结构的一次性加载破坏,而不是轴载重复作用的疲劳破坏,按现行规范设计确定的水泥混凝土路面结构的极限承载能力明显高于沥青路面结构的极限承载能力.     

现有沥青路面疲劳破坏分析

<正>在汽车轮载作用下,沥青路面长期承受拉、压应力重复循环变化,致使路面结构强度逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数后,荷载应力超过路面材料极限强度,路面出现裂缝,即为疲劳断裂破坏。疲劳损坏是沥青路面的主要破坏模式之一。目前沥青混凝土路面最常见的疲劳破坏现象有:裂缝和龟裂等,这些病害基本上也成为沥青混凝土路面疲劳破坏质量的通病。     

含脱空水泥混凝土路面交通荷载下的疲劳损伤机理

为获得含脱空水泥混凝土路面交通荷载下的疲劳损伤机理,开发了疲劳损伤本构关系的ABAQUS用户子程序UMAT,分析了全耦合方法下基准路面结构模型疲劳损伤场的分布与发展规律,并研究了交通荷载与面板弹性模量、面板厚度、脱空尺寸等路面结构参数对水泥混凝土路面结构裂纹形成疲劳寿命的影响.研究结果表明,随荷载作用次数的增加,路面结构的疲劳损伤不断增加,但其增幅逐渐减小,路面结构的荷载应力也逐渐减小.随着交通荷载的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈线性减小趋势;随着面板厚度的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈线性增加趋势;随着脱空尺寸的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈幂函数曲线相关关系.     

1200 d预应力高性能混凝土梁长期性能试验研究

通过6根1：5模型梁的1200d长期试验,对预应力高性能混凝土梁的长期性能进行了较系统的研究与分析,重点考察了预应力筋张拉方式以及截面上、下缘应力差等因素对梁长期挠曲变形、徐变应变、截面曲率、预应力筋应变增量和钢筋应变等的影响．提出了综合考虑预应力筋张拉方式以及截面应力差等多因素影响的、预应力高性能混凝土梁长期挠曲变形设计建议公式,计算结果与试验值的最大误差在10％以内．     

预应力混凝土箱梁桥腹板施工裂缝成因与对策

为了找出预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中,腹板有可能出现斜向裂缝的原因,运用光纤技术对预应力张拉过程进行监测,并利用有限元软件ANSYS对结构进行模拟分析。结果表明：有斜向预应力钢束区域大部分范围内的第一主应力均大于2.60MPa,得知裂缝是腹板内主拉应力超过混凝土抗拉强度所致,受腹板纵向预应力布置方式的影响。     

部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳设计研究

基于ANSYS的二次开发技术实现了部分预应力碳纤维塑料(Carbon Fiber-reinforced Polymer/Plastic,简称CFRP)筋混凝土梁的疲劳全过程分析方法.在本课题组完成的4根梁的300万次疲劳试验的基础上,完成了13根梁试件的疲劳有限元参数分析,研究了混凝土强度、预应力度以及非预应力筋应力幅等参数对部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能的影响.基于试验研究以及有限元参数分析结果,提出了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳设计建议.     

施工顺序对现浇预应力混凝土框架结构的影响

近年来,预应力混凝土框架结构在我国工业建筑和公共建筑中得到广泛应用,其中无粘结预应力结构应用比较普遍,并且已经取得了较好的经济效益和社会效益。在现浇预应力混凝土框架结构的施工中,混凝土浇注和无粘结预应力筋张拉是影响工程质量和工期的两道关键工序,两者施工顺序对工程质量和工期有重要影响。现浇无粘结预应力混凝土框架结构的施工首先是框架柱的施工,然后进行框架梁支模、钢筋的铺放和绑扎、无粘结预应力筋铺设和安装锚垫板,再进行混凝土浇注;混凝土达到设计要求后,进行无粘结预应力筋张拉,锚固在构件端部,下一步进行封锚处理、…     

FRP加固混凝土结构的疲劳性能研究进展

纤维增强材料(FRP)具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,运用于土木工程加固领域。总结了FRP预应力与非预应力加固钢筋混凝土结构在疲劳荷载作用下的力学特性和加固效果;界面在疲劳荷载作用下性能变化的研究方法和有关结论和分析,指出了疲劳性能研究的关键在界面,因此需要做更精细的研究。     

疲劳荷载作用下抗弯加固RC梁FRP应变分析

根据一系列常幅疲劳试验,分析了抗弯加固RC梁中FRP疲劳应变的变化规律和关键影响因素.FRP疲劳应变随着荷载水平的增加而增加,与加固构件挠度变形量成较好的线性关系.在疲劳加载初期由于混凝土裂缝的出现导致加固构件挠度的增加,FRP应变快速增加;随后在大部分的疲劳寿命期内FRP应变变化很小,略有下降,表现出良好的抗疲劳力学性能.     

体外预应力混凝土简支梁全过程分析

该文在分析体外预应力钢筋与混凝土主梁变形的基础上，通过截面内力平衡方程和变形协调关系，对体外预应力混凝土梁进行了从加载到破坏的全过程分析，得到了极限状态下体外筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。利用该文介绍的计算方法，可以考虑不同的荷载形式、不同的截面形式及不同的普通钢筋用量等因素对主梁极限状态的影响，并能得到中间过程及破坏阶段混凝土、普通钢筋、预应力钢筋的应变和应力。通过该文理论得到的计算结果得到了试验的验证。     

框架结构中无粘结预应力筋极限应力

为了研究各种结构形式中影响无粘结预应力钢筋(UPS)应力变化的主要设计参数,通过非线性有限元分析给出能全面准确计算各种不同结构形式中UPS极限应力的计算公式。分析了影响UPS应力变化的主要参数综合配筋力比、预应力度、配箍率、跨高比、荷载形式、结构形式对框架结构中UPS极限应力的影响。结论是:对框架结构中UPS极限应力影响较大的设计参数有综合配筋力比、配箍率、跨高比、水平荷载效应比。修正了UPS极限应力的计算公式。结果表明:现有规范ACI318-89、BS8110、JGJ/T92-93计算结果存在局限性,特别是对承受较大水平荷载的无粘结预应力混凝土框架的设计存在不安全的情况。对修正公式、规范公式与试验结果进行了对比。在承受较大水平荷载的框架结构中采用修正公式计算UPS极限应力更准确、对结构使用更安全。     

缓粘结部分预应力混凝土梁等幅疲劳性能试验研究

自行研制配制出满足后张法有粘结预应力混凝土的缓凝砂浆.根据12根缓粘结部分预应力混凝土梁静载以及等幅疲劳荷载作用下的试验结果,得到了钢筋和混凝土的应变增量、梁的裂缝宽度和挠度随重复荷载循环次数的增加而增长的规律,及部分预应力混凝土梁的疲劳破坏始于非预应力钢筋的疲劳断裂的结论.缓粘结部分预应力混凝土梁与同条件下通过灌浆浇筑的部分预应力混凝土梁相比,疲劳寿命较高.建议了预应力损失的计算公式和部分预应力混凝土梁疲劳验算的计算公式,对试验梁进行了结构静力计算和疲劳验算,计算结果与试验结果吻合较好.     

梁柱截面强弱不同的三类预应力框架试验分析

“柱强于梁”、“梁强于柱”和“梁柱等强”的3种情况在单层预应力框架或多层预应力框架的顶层中是可能出现的．通过4榀预应力混凝土框架在竖向荷载下的试验,对三类预应力混凝土框架的极限荷载、正常使用下的变形、位移延性、塑性内力重分布进行了研究．试验分析结果证明,当截面相对受压区高度较小时,这三类预应力框架均能实现完全的塑性内力重分布,具有较好的位移延性,在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足混凝土结构设计规范的要求．     

预应力混凝土拉-弯-剪复合受力构件斜截面抗裂性的试验研究

在六片预应力混凝土拉—弯—剪复合受力构件(偏拉构件)试验的基础上,分析了偏拉构件的斜截面抗裂性能.经分析,可用1/2剪跨截面重心轴处的主拉应力预测偏拉构件的斜截面开裂.试验表明,偏拉构件腹剪斜裂缝初始宽度较大,本文分析了初始裂宽较大的原因,并提出了相应的预防对策.还讨论了箍筋的受力行为.     

预应力钢纤维高强混凝土特种轨枕的疲劳特性

采用双重和多重复合技术, 在预应力高强混凝土轨枕的基础上分别制备了预应力钢纤维高强混凝土和预应力钢纤维硅灰高强混凝土特种轨枕;在５００ ｋＮ 伺服液压疲劳试验机上测试了三个系列轨枕疲劳荷载时裂缝宽度和高度的变化规律．研究结果表明,由于钢纤维的阻裂效应,显著提高了高强混凝土轨枕的抗疲劳性能;再因硅灰的填充效应、微集料效应和火山灰效应改善了高强混凝土内部的微观结构,尤其是界面结构, 使预应力钢纤维高强混凝土轨枕的抗疲劳性能进一步提高．该轨枕不仅可用于特殊应力下承担复杂荷载,而且可带裂缝工作．     

预应力CFRP布加固梁的疲劳试验研究

应用课题组研发的预应力CFRP布加固混凝土梁技术,对加固梁的疲劳性能进行了试验研究.试验结果表明,在疲劳荷载作用下,预应力CFRP布加固梁的钢筋应变值显著减少,同时预应力CFRP布加固更为有效的改善了混凝土梁的抗裂性能.相对于未加固梁,加固梁的疲劳寿命有显著的增加,表现出良好的抗疲劳性能.