旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝力学分析

文章以宁连公路南京段水泥混凝土路面改造工程为应用研究对象,通过有限元计算分析了沥青混凝土加铺层反射裂缝的受力特性,为加铺层的结构和材料设计提供依据。研究表明,随着加铺层厚度的增加,裂缝尖端应变能密度呈减小趋势,但面层厚度增大到一定程度后,减小的程度趋于缓慢。随着格栅模量的增加,裂缝尖端应变能密度值不断减小;当格栅模量超过2000MPa后,继续增加格栅模量,裂缝尖端应变能密度的减小速度变慢。当沥青稳定碎石模量在800～1000MPa时,裂缝尖端的水平应力和应变能密度较小,对加铺层反射裂缝的防止有重要作用。     

长寿命沥青混合料加铺层的设计指标

采用有限元方法对长寿命沥青混合料加铺层的典型结构进行计算,分析其应力状态,对长寿命沥青混合料加铺层设计的设计指标进行研究,得出结论:长寿命沥青混合料加铺层的设计指标为加铺层层底拉应变.     

浅析沥青混凝土加铺层改造

通过沥青加铺层厚度及其结构构造的设计,采用处理原水泥混凝土路面板、加铺玻纤格栅、加设水泥稳定碎石结构层、铺设沥青混凝土面层等工艺措施,改善旧混凝土路面的使用功能.     

水泥混凝土路面加铺沥青层结构应力分析

为了指导旧路加铺工程合理设计,对加铺结构在交通荷载作用下的受力状态进行了分析。基于路面力学弹性层状体系理论,建立了旧路加铺路面的轴对称有限元模型。主要考虑交通荷载作用,分析了沥青加铺层层底拉应力、剪应力和旧水泥路面层底的拉应力等指标。考虑加铺层和应力吸收层模量的影响对路面结构的力学响应进行了分析计算。为了快速计算材料力学性能对路面结构受力的影响,基于数值计算结果给出一个路表弯沉和沥青加铺层底拉应力的简易计算公式。结果表明:在车辆轴载作用下,增设应力吸收层会减小路表弯沉、沥青层底拉应力、新旧层间的剪应力和水泥层底拉应力各项指标,对于改善路面结构受力状态有积极影响;随着沥青面层模量的增加,路表弯沉、沥青层底剪应力和水泥层底拉应力都趋于减小,但是沥青层底拉应力会增大。由此建议在旧水泥路面加铺沥青面层设计时,应适当选用高模量的沥青混凝土材料,可以缓解路面新旧层之间的剪切脱层破坏,进而延长旧路改造路面的服役寿命。     

级配碎石基层沥青路面合理沥青层厚度

为得到适用于级配碎石基层沥青路面的合理沥青层厚度,当级配碎石基层厚度为20cm时,利用BISAR 3.0程序计算不同沥青层厚度(4~36cm)路表和面层底部应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层内不同深度剪应力,进一步根据不同结构层的应力应变疲劳极限确定不同沥青层厚度级配碎石基层沥青路面结构疲劳开裂、永久变形和车辙的病害状况,根据路面结构使用性能和耐久性实现沥青层厚度的优选。为验证薄沥青层级配碎石基层路面结构力学响应和长期使用性能,采用足尺路面加速加载试验(APT),对5cm沥青层厚度路面结构的力学响应、长期使用性能及病害特征进行验证。结果表明:当级配碎石基层厚度为20cm时,沥青层不宜过薄,沥青层厚度h15cm时易产生过大的路表永久变形和自上而下的疲劳开裂;沥青层厚度为5~18cm时,存在较大的面层层底拉应变、路基顶面压应变、沥青面层和级配碎石基层最大剪应力的不利受力组合;沥青层厚度h1≥34cm时,可满足长寿命沥青路面的使用要求;若条件受限时,宜保证沥青层厚度h1≥18cm;由APT试验结果可知,沥青层厚度为5cm时,沥青层层底拉应变计算结果、路面结构剪应力计算结果与试验路实际使用状况基本符合,路面结构主要病害为车辙和永久变形,疲劳开裂并不明显,但路基顶面压应力计算值偏小,该值不宜作为路面结构设计依据。     

基于车辆加载实验的沥青路面动力响应分析

为研究车辆荷载作用下路面结构的动力响应,对沥青路面进行不同轴重,车速及不同的沥青层厚度条件下路面动力响应实测。结果表明:(1)柔性基层底部、下面层底部应变随车速增加而减小,随轴重增加而增大;(2)轴重相同时,下面层底部应变大于柔性基层底部应变;(3)下面层底部及柔性基层底部应变均随沥青层厚度增加而减小,厚度增加至23 cm时柔性基层底部应变不再显著降低;(4)基于层状弹性理论体系的计算结果与实测应变发展趋势并不一致,计算结果显示柔性基层底部应变大于下面层底部,拉应变随深度增加而增大,而实测结果表明最大应变并没有如计算那样出现在柔性基层底,而是出现在下面层底,因此经典层状弹性理论体系中以沥青混合料层底拉应变为最不利应变具有一定局限性。     

混合式基层沥青路面动态响应测试结果特征分析

依托遂广高速公路沥青路面动态响应试验段,进行了系统采集数据的有效性分析,并基于沥青混合料、级配碎石和土体经典力学理论,评价了单后轴和双后轴货车作用下路面结构内部水平应变和竖向力学指标时程曲线的力学基本特征.研究结果表明:移动荷载作用下,沥青层层底纵向应变先后出现压—拉—压循环交变应变,沥青层层底横向应变表现为压—拉两个过程,沥青层层底纵向和横向应变应分别采用应变幅值和拉应变峰值作为路面在荷载作用下实际应变变化值,且沥青层层底横向应变测值受轮胎作用位置影响较大;同时,荷载驶离传感器后,沥青层层底水平应变响应存在明显残余应变,而土基顶面竖向压应力并不存在残余应力;双后轴货车后轴对应的路基顶面竖向压应力和沥青层层底横向应变叠加效应显著高于其他指标.现场试验证实,路面结构动态计算分析中,路基可简化为弹性体,沥青混合料材料应考虑其黏弹性特征,级配碎石过渡层应考虑其永久变形特性.     

旧水泥混凝土路面加铺沥青层施工技术的工程应用

结合实际工程,对旧水泥路面加铺沥青层施工技术的应用进行了介绍.分析了玻璃丝布连接层施工方法,同时,对SMA-16沥青玛蹄脂碎石混合料的拌和、摊铺、碾压等施工工艺进行了技术总结,为旧沥青混凝土路面沥青加铺层的施工提供参考.     

基于横观各向同性的沥青路面加铺层力学分析

考虑到沥青混凝土呈现一定的横观各向同性特性,采用有限元数值分析方法,建立沥青加铺层路面三维有限元模型;将沥青加铺层及旧沥青面层视为横观各向同性体,并考虑了加铺层温度场特性和沥青混合料模量随温度变化的特性以及层间接触状态,研究了不同温度条件下沥青加铺层路面的力学行为,分析了沥青混合料的横观各向同性对加铺层路面的变形和应变等的影响.研究结果表明,沥青混凝土的横观各向同性及模量梯度特性和层间结合条件对加铺层受力状况都有较大影响.     

沥青稳定基层沥青混凝土路面抗剪性能的理论分析

沥青稳定基层沥青混凝土路面是否会出现严重车辙,为人们所担忧。理论计算分析表明,在静力荷载作用下沥青层中最大剪应力发生在深度8cm处,且随着基层厚度的增加剪应力降低,故采用沥青稳定柔性基层不产生结构性车辙;当基层模量增大时,沥青层中下层剪应力反而增大;沥青混凝土面层采用高模量材料能有效降低剪切应变,而当采用复合基层时也有利于面层剪应力的减小。     

钢管混凝土和钢筋混凝土力学性能探析

利用ANSYS有限元方法对钢管／钢筋混凝土的轴压性能及偏压性能进行三维模拟分析,评价钢管混凝土的质量。     

桩基水下混凝土灌注施工中导管上浮问题的探讨

借助有关数学模型,分析了水下砼灌注过程中导管的受力状况,并对导致导管上浮的原因进行了讨论．     

混凝土内修正的氯离子运移模型及耐久性分析

基于Fick第二定律,建立了混凝土内综合考虑扩散、电场迁移与结合作用的氯离子运移耦合模型,并通过已有试验数据对模型进行验证。以南通盐渍土环境为例,运用Comsol Multiphysics软件分析盐渍土内混凝土中氯离子的运移机制以及混凝土内氯离子随时间和空间的分布,研究不同强度等级的普通硅酸盐水泥混凝土和粉煤灰混凝土抗氯盐侵蚀的能力。结果表明:盐渍土腐蚀环境下,普通硅酸盐水泥混凝土结构仅靠提高混凝土强度和保护层厚度不能满足高耐久性要求,采用粉煤灰混凝土能延长结构使用年限;在保证使用年限为100 a的前提下,建议南通盐渍土环境中的钢筋混凝土结构采用粉煤灰混凝土,强度等级为C30、C40、C50和C60的混凝土结构保护层厚度分别为55 mm、50 mm、45 mm和40 mm。     

填芯与非填芯预应力混凝土管桩抗弯性能的比较

普通预应力混凝土管桩在水平地震作用下抗弯能力较差;试验结果表明,设置填芯混凝土可以大幅度提高其抗弯承载力和延性性能;通过实验,推导出填芯混凝土抗裂弯矩和抗弯承载力的计算公式,可为工程计算和设计提供一些参考。     

浅析再生骨料混凝土应用技术

文章通过国内外的一些研究成果总结废旧混凝土经过处理成再生骨料,再生产再生混凝土与普通混凝土的性能影响,提出综合运用建议,以进一步推动再生混凝土的研究和在实际工程中的应用。     

自密实混凝土与老混凝土的粘结滑移关系研究

以自密实混凝土(SCC)为新混凝土材料,通过设计推出式剪切试验装置进行了新老混凝土粘结面的单剪试验,研究自密实混凝土与老混凝土的粘结滑移关系,并考察了新混凝土强度、粗糙度、界面剂以及粘结长度等主要因素的影响.试验结果表明,新老混凝土粘结滑移曲线的发展主要经历初始刚性阶段、弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性破坏阶段这四个部分.在实验结果的回归分析基础上,提出了自密实混凝土与老混凝土结合面粘结滑移本构关系的基本模式.     

弹丸侵彻混凝土和钢筋混凝土的实验

实验用100 mm反坦克滑膛炮分别对混凝土靶和钢筋混凝土靶进行了射击,直径100 mm,长666 mm的卵形头部弹丸内部固定有一套加速度记录仪,以便测试并记录侵彻混凝土和钢筋混凝土过程中弹丸的加速度时程关系.研究发现侵彻混凝土和钢筋混凝土过程弹丸的加速度时程曲线可按其本身的规律划分为3个部分,各个部分代表了弹丸与靶体作用的不同阶段.侵彻混凝土和钢筋混凝土过程中弹丸的加速度规律基本相同,但加入钢筋后靶板的结构更加复杂,使得侵彻过程中弹丸的加速度震荡更加剧烈.侵彻深度和靶板局部破坏实验结果表明,钢筋混凝土比混凝土抗侵彻能力强,有较强抗二次打击的能力.     

纤维自密实高性能混凝土在结构补强中试验研究

按照国际标准测试了纤维自密实高性能混凝土（FRSCHPC）的工作度、强度及韧性，研究了FRSCHPC在混凝土结构加固与补强中的应用．分析对比了不同纤维含量的FRSCHPC作为补强材料与原结构共同工作的性能．试验结果表明，低收缩率、徐变率及较高强度、韧性的FRSCHPC与原构件具有相同受荷性能，是一种行之有效的结构补强材料．     

三级配混凝土及湿筛混凝土单轴动态拉伸性能试验研究

考虑大骨料特性的混凝土动态拉伸性能研究是混凝土坝抗震特性研究的一个突出问题.进行了大坝迎水面常用的三级配混凝土及湿筛混凝土在10-5、10-4、10-3、10-2 s-1四种应变速率下的单轴动态直接拉伸强度试验.试验采用尺寸为250mm×250mm×400mm和150mm×150mm×300mm的棱柱体试件.试验测得不同应变速率下试件的单轴动态拉伸应力和应变.基于试验数据探讨了三级配混凝土及湿筛混凝土的破坏形态、单轴抗拉强度、峰值应力点的应变随应变速率的变化规律.此外,还建立了三级配混凝土与相应湿筛二级配混凝土的动态强度关系.试验结果可为混凝土大坝、海洋平台等的抗震设计提供理论依据.     

混凝土及纤维混凝土材料特性曲线

混凝土及纤维混凝土压缩试验的载荷变形关系曲线和裂纹载荷张开位移关系曲线分别具有两类不同的形貌特点。根据混凝土及纤维混凝土材料的弯曲和轴压特性曲线与混凝土断裂特性试验结果，建立了能够反映其曲线特征和材料性能变化的两类函数表达公式，提出了确定两类曲线方程中待定参数的计算方法，给出了公式在多种情况下材料特性表达中的应用和分析讨论，材料特性理论曲线与实验结果吻合较好。