弯曲荷载作用下PP-ECC梁裂缝发展规律试验研究

本文通过四点弯曲试验,研究PP-ECC梁在弯曲荷载作用下的裂缝发展规律,并与RC梁进行对比.研究结果表明:新裂缝的产生几乎贯穿了PP-ECC梁的整个加载阶段,并且在极限阶段呈现出多条主裂缝共同发展的破坏状态,同时,裂缝的发展模式以及发展形态也更为多元化.而RC梁表面不再有新裂缝产生,在加载后期则会出现单条较为明显的主裂缝;相同配筋率下,PP-ECC梁破坏时产生的裂缝数量远高于RC梁,裂缝数量增长率分别为420%和780%,并且随着配筋率的提高,RC梁与PP-ECC梁受拉区产生的裂缝数量逐渐减小;RC梁受拉区底部裂缝的延伸率达到了100%,而PP-ECC梁底部受拉区裂缝的延伸率则随着配筋率的提高而逐渐提高,平均延伸率为66.83%,远低于RC梁,较低的裂缝延伸率说明了PP-ECC梁具备比RC梁更好的受拉区裂缝控制能力.PP-ECC梁的最大裂缝宽度远小于RC梁,其最大裂缝宽度分别为RC梁试件的35.3%和38.5%,主裂缝的宽度随着加载级别的提升而呈现出近线性发展规律,PP-ECC梁的主裂缝的发展更为均匀稳定,并且随着配筋率的提高,RC梁与PPECC梁的最大裂缝宽度不断增大;PP-ECC梁...     

疲劳荷载作用下混凝土裂缝扩展过程

采用尺寸为２００ｍｍ×２００ｍｍ×２００ｍｍ的楔入劈拉试件研究了在等幅重复荷载作用下砼裂缝的亚临界扩展过程．结果表明，砼在疲劳破坏前，裂缝存在着明显的亚临界扩展，其扩展长度约为６５ｍｍ．裂缝扩展速率ｄａ／ｄＮ符合Ｐａｒｉｓ公式     

车辆荷载作用下混凝土梁板设计

工程中作用在板、梁上的荷载除恒载外，活载主要考虑由汽车荷载、板上覆土重、人群荷载等情况。在探讨汽车车队的排队、混凝土楼板设计的基础上，研究汽车荷载对板、粱的影响，并给出梁与板的设计过程。     

车辆荷载谱作用下简支T梁力学性能

由自编程序VLS(vehicle load spectrum--车辆荷载谱)构造随机车辆荷载谱,利用有限元程序将一般运行状态下的随机车辆荷载谱加载于简支T型钢筋混凝土梁上,模拟该梁在车辆荷载通过时的动力响应,得到了T梁位移时间历程曲线以及梁压区混凝土和拉区钢筋的应力时间历程曲线,并分析了压区混凝土和拉区钢筋的疲劳性能.结果表明车辆荷载谱作用下T梁动挠度大于汽车-20和挂车-100静荷载作用下的挠度;压区混凝土及拉区钢筋的最大应力均介于汽车-20和挂车-100静荷载作用下的应力值之间;T梁疲劳寿命可达到2×106,但不超过2×107;拉区钢筋不能够满足混凝土规范关于疲劳验算的规定,需要进行验算.     

动荷载作用下沥青路面的表面裂缝扩展研究

【目的】研究沥青路面表面裂缝在动荷载作用下的扩展行为,分析完整沥青路面结构和含表面裂缝结构的负荷响应,探讨应力强度因子K₂随着荷载变化的规律,以及表面裂缝在扩展过程中K₂的敏感性,为公路工程中路面结构抗裂设计提供一定理论依据。【方法】应用有限元软件ABAQUS建立沥青路面表面裂缝结构模型,基于动力学理论对交通荷载作用下沥青路面结构进行数值计算。【结果】动荷载作用下,完整沥青路面的表面弯沉较静态荷载有所减小,随着裂缝扩展深度的增大,弯沉值会逐渐增大; 动应力强度因子K₂的变化曲线较荷载变化曲线具有一定的滞后性,且最大值大于静态荷载下K₂的值; 表面裂缝向下扩展过程中,K₂在扩展前期增长速率较快,扩展至面板厚度一半后,K₂的增长速率逐渐放缓; 减小面层模量、增大基层模量和厚度,能够较好地抑制表面裂缝的扩展,其余参数则影响较小; K₂随着行车荷载的增大呈线性增长趋势,裂缝扩展越深K₂增加越显著。【结论】延长含表面裂缝的沥青路面结构的使用寿命,较好的方法是减小面层动态模量,适当增大基层的动态模量以及增大基层的厚度。     

车辆移动荷载作用下的基坑边坡动力响应

车辆移动荷载会影响基坑边坡的沉降变形,严重者将导致基坑坍塌。通过数值模拟分析了车速在20km/h、15km/h和10km/h三种工况下的基坑竖向位移特征,并与柔性基础地基沉降位移计算方法和现场测试数据进行对比。结果表明：基坑的动力响应完全依赖于车辆的移动荷载变化,与共振无关。车速越慢,竖向位移变化越明显。位移变化最大的位置在基坑顶部,且随着深度的增加,位移响应逐渐减小,在地表12.5m以下,移动荷载对沉降位移已无明显影响。数值模拟中的瞬时最大位移与柔性基础地基沉降位移计算方法得到的结果相近,验证了数值模型的可靠性。与测点实测位移对比可知,基坑顶部出现了一定塑性变形,由于模拟时间的界限,计算的最大塑性位移为6mm,小于实测值,符合力学预期。上述研究成果可为设计前期移动荷载对基坑的扰动估算提供一定的参考。     

移动车辆荷载作用下梁桥的强迫振动分析

桥梁在移动车辆荷载作用下的振动分析是工程设计中有待进一步解决的问题之一。采用单自由度弹簧质量模型对梁桥在移动车辆荷载作用下的动力响应问题进行了分析,给出了不同车速情况下的简支梁桥跨中动扰度的时程曲线,并与采用无限自由度模型方法的近似解进行了比较,计算结果几乎一致。文章对直观地了解桥梁与车辆耦合系统的动力特性的基本现象和机理有一定的参考价值。     

车辆随机及移动荷载作用下路面动态响应

为了探讨车辆随机动荷载对道路破坏的影响,基于二自由度1/4车辆振动模型,采用MATLAB/SIMULINK软件模拟得到车辆对路面作用的动荷载,采用ANSYS/APDL二次开发技术建立半刚性沥青路面三维有限元分析模型并实现随机动载加载,计算分析了路面在车辆随机动载作用下的动态响应规律,并与移动恒载计算结果进行比较。研究结果表明:随机动载与移动恒载作用下路面固定位置处的应力时程变化规律相似,而路面各层的应力极值波动情况明显不同,相对于固定位置处节点应力时程分析,路面各层的应力极值分布可以较好地反映车辆荷载的随机特征;随机荷载下路面各层的应力极值波动频率与所施加的动荷载波动频率相似,而且随着路面深度的增加,应力波动效应降低;随机荷载下路面应力响应数值大于移动恒载值,且随着路面不平度的增加应力响应数值变大,即在良好路面上随机荷载应力响应与移动恒载数值比较接近。     

移动荷载作用下梁式结构耦合振动研究

研究了由硬性的Timoshenko梁连接组成的桁架结构的振动。有限元方法可以处理任意配置结构,而数值解析适用处理移动荷载。两者结合后的数值模拟表明,动态响应速度比相应的静态响应速度高,动态接触力可以比静态值高很多。     

集中荷载作用下主梁裂缝扩展过程的分形描述

桥梁主梁在剪力作用下裂缝的形成、扩展和分布十分复杂,借助模型实验获得了主梁在剪力作用下的裂缝分布规律,应用分形几何理论研究了裂缝分布的自相似性。研究表明：所形成的裂缝有很好的自相似性,分形维数可描述裂隙化程度,且剪力、挠度与分形维数具有明确的量化关系。     

车辆移动荷载下地下车库响应分析

结合实际工程案例利用ABAQUS有限元软件建立了移动车辆荷载作用下地下车库结构考虑实际配筋和混凝土损伤塑性模型的三维有限元模型,并将车辆移动荷载等效为移动的静力荷载作用于结构板面上,对结构的板、梁在荷载作用下裂缝发生发展的变化规律进行了研究。分析结果表明：移动车辆荷载在行驶速度缓慢时,整个加载于结构上的车辆荷载相当于多个静荷载作用于轮胎和结构的接触面上,车辆荷载的移动通过在加载平面内矢量运动控制;车辆前轮和后轮的作用远大于中间轮胎的作用;从模型分析结合梁、板实际裂缝图可以看出荷载是造成框架结构产生裂缝的主要原因,且为实际工程裂缝发生的机理以及发生的位置提供了可靠地理论依据,对后期的结构检测、评估以及加固具有较好的工程指导意义。     

爆炸荷载下致密砂岩天然裂缝方位角对裂纹扩展规律研究

为研究在爆炸荷载作用下致密砂岩层内天然裂缝方位角对裂缝起裂扩展并形成一定范围裂缝网络的影响规律,利用致密砂岩板和乳化炸药及声发射仪进行了层内爆炸室内模拟试验,探讨了储层缝内爆炸下水力裂缝两侧附近的多条平行、共线致密砂岩层内天然裂缝在不同方位角下裂缝的起裂扩展规律.结果表明:当方位角较小时,多裂缝均能起裂扩展并能相互贯通,且方位角在45°～60°范围时有利于最大程度形成裂缝网络.     

车辆移动荷载下地下车库结构响应分析

结合实际工程案例利用ABAQUS有限元软件建立了移动车辆荷载作用下地下车库结构考虑实际配筋和混凝土损伤塑性模型的三维有限元模型;并将车辆移动荷载等效为移动的静力荷载作用于结构板面上,对结构的板、梁在荷载作用下裂缝发生发展的变化规律进行了研究。分析结果表明:移动车辆荷载在行驶速度缓慢时,整个加载于结构上的车辆荷载相当于多个静荷载作用于轮胎和结构的接触面上,车辆荷载的移动通过在加载平面内矢量运动控制;车辆前轮和后轮的作用远大于中间轮胎的作用。从模型分析结合梁、板实际裂缝图可以看出荷载是造成框架结构产生裂缝的主要原因,且为实际工程裂缝发生的机理以及发生的位置提供了可靠地理论依据,对后期的结构检测、评估以及加固具有较好的工程指导意义。     

荷载作用下老采空区地表移动规律的试验研究

利用相似材料模拟试验动态模拟采空区形成过程,当采煤结束且采空区基本稳定后,通过在采空区的不同位置逐级加荷载来分析研究老采空区地表的移动和变形规律。试验结果表明:(1)加载后地表各参数的残余变形均有所增加,其最大残余变形值基本发生在采空区两侧;(2)荷载越大,地表的残余变形越大;(3)荷载布置在采空区两侧比布置在中央引起的残余变形要大;(4)采深采厚比越小,地面荷载对采空区的扰动影响越大。并列举工程实例对试验结果进行了初步验证。     

变速移动车辆荷载作用下车桥耦合系统动力特性分析

通过建立四分之一车辆模型,对荷载以不同的初速度上桥做加速、匀速以及减速运行时的动力特性以及桥梁跨中挠度动力放大系数进行研究,并利用Matlab的强大的数值计算和绘图功能,结合Runge-Kutta法微分方程数值求解原理,得出了大量的图形化数值结果,图例分析结果表明：变速移动车辆荷载对桥梁动态响应的影响是一个有一定规律的复杂的过程。     

移动荷载列作用下多层梁系统的动力响应分析

为研究多层梁系统在任意移动荷载列作用下的动力响应,基于有限傅里叶变换,提出一种求解移动荷载列作用下多层梁系统动力响应的解析计算方法.利用本研究的解析计算方法分析了梁的抗弯刚度、层间阻尼及层间刚度对一跨长32 m的梁-轨系统动力响应的影响,分析结果表明:改变轨道抗弯刚度、层间刚度或层间阻尼对主梁跨中动力响应的影响可以忽略;随着轨道抗弯刚度、层间刚度或层间阻尼的增大,轨道的跨中动力响应都缓慢减小;随着主梁抗弯刚度的增大,轨道及主梁的跨中动力响应均显著减小.     

移动荷载下沥青路面双Top-Down裂纹扩展特性

目的研究沥青路面双Top-Down裂纹在移动荷载作用下的扩展特性.方法基于断裂力学与动力学理论,考虑沥青混合料的黏弹性特性,采用有限元数值模拟方法,研究含双Top-Down裂纹沥青路面在移动荷载下的动力响应,分析裂纹间距与面层材料类型对裂纹尖端应力强度因子的影响.结果在移动荷载的作用下,双裂纹并存时面层加速发生Ⅰ、Ⅱ型开裂扩展要比单裂纹的情形更为严重;对于居中裂纹,随着裂纹间距的增大,K_Ⅰ的峰值略有增加,而KⅡ的左峰值逐渐增大,右峰值则逐渐减小;对于侧边裂纹,K_Ⅱ峰值随裂纹间距的变化规律与居中裂纹相反;当荷载作用在居中裂纹或侧边裂纹正上方时,就裂纹间距而言,间距大易引发Ⅰ型裂纹扩展,间距小易引发Ⅱ型裂纹扩展.结论在移动荷载作用下,对于已存在居中裂纹或侧边裂纹的面层,改性沥青SMA材料Ⅰ的抗开裂扩展性能最优,改性沥青AC材料Ⅲ其次,而普通沥青AC材料Ⅱ最差.     

循环荷载作用下预应力混凝土U型梁纵向裂缝试验研究

为了研究预应力钢筋混凝土U型梁行车道板处纵向裂缝对结构安全的影响,选择实际工程项目中标准梁段的一个节段进行循环加载试验.通过对试验梁节段进行1 000万次的循环加载,分析了预应力混凝土U型梁行车道板纵向裂缝的发展及变化规律,并通过一定重复荷载作用后的静力试验研究了裂缝发展对结构安全的影响.结果表明,在整个循环加载过程中,结构位移、混凝土和钢筋的应变及行车道板的纵向裂缝均随着荷载循环次数的增加而增加,且前300万次循环加载变化较大,后期逐渐趋于平稳;钢筋的应力幅值较低,不会产生疲劳破坏;U型梁行车道板的寿命主要受纵向裂缝控制.     

移动荷载作用下轨道位移响应分析

通过建立轨道、轨枕、扣件、道碴系统分析模型,分析钢轨扣件的阻尼和刚度对轨道动力响应的影响。     

移动荷载作用下铁路桥梁振动分析

提出了移动力作用下的轨道-桥梁单元，该单元由模拟钢轨的上层梁单元、模拟桥梁的下层梁单元，上层、下层梁单元之间的连续弹簧和阻尼器，以及多个作用在上层梁单元的集中力组成。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的“对号入座”法则，建立了多个移动集中力作用下的轨道-桥梁单元和系统的振动方程。用逐步积分法求解系统的振动方程，得到轨道和桥梁的动力响应。举例说明了模型分析轨道和桥梁动力响应的可靠性．