沥青混凝土桥面铺装层孔洞积水结冰的有限元分析

针对沥青混凝土桥面铺装层孔洞积水结冰对铺装层的受力影响,基于非线性有限元理论,对其进行仿真计算和敏感性分析。分析结果表明,铺装层中孔洞积水结冰对铺装层的受力极为不利,特别是对于四面体及六面体形状的孔洞;在铺装层高度方向上,位于铺装层顶部或者底部的正六面体形状孔洞积水结冰对铺装层的受力最不利;孔洞周围混凝土的受力还与铺装层的温度有关系。     

钢桥面铺装结构温度应力数值分析

借助有限元数值分析方法,分析环境温度下钢桥面铺装防水粘结层的弹性模量和厚度变化对铺装体系受力的影响。结果表明粘结层的厚度对钢桥面铺装结构的受力影响不显著,粘结层的弹性模量对钢桥面铺装结构的受力影响较大,对于防水粘结层材料的设计和施工具有指导意义。     

小箱梁混凝土桥桥面铺装力学分析

由于桥面铺装复杂的受力状态,其设计方法必然有别于普通的路面设计。本文采用三维有限元方法,应用实测的非均布荷栽对小箱梁混凝土桥桥面铺装进行分析。首先通过正交方法确定了临界荷载位置,同时对桥面铺装结构对不同厚度及不同模量的组合结构下的力学响应进行分析,分析表明铺装层水平方向的相对滑移趋势随面层厚度的增大显著减小,同时当不同铺装层次采用相近的模量时对铺装结构的应力分布较为有利。     

装配式空心板混凝土桥面结构计算分析与试验研究

桥面铺装既是保护层又是桥面结构的共同受力层,其质量优劣关系到桥梁质量与运营安全.采用有限元理论分析计算寨河桥桥面和空心板梁共同受力的力学性能,深入分析了桥面结构的破坏机理,建立相应的理论体系,将寨河桥现场静载试验数值与理论计算数值的结果对比分析,验证了有限元薄板理论分析桥面结构的可行性.利用设置桥面横向预应力的技术,增强桥面的横向联结刚度,改善空心板梁与桥面板的共同受力性能.最终为桥面铺装的设计与施工提供了理论基础和可靠的试验技术指标.     

基于抗剪性能的混凝土桥沥青铺装设计方法

采用三维有限元方法,对不同混凝土桥型桥面铺装在实测荷载作用下的受力状态进行系统的力学分析,确定不同桥型的临界荷位.从抗剪角度提出进行铺装结构设计时可采用的力学控制指标、桥面铺装层混合料抗剪参数标准以及桥面铺装设计流程,并给出桥面铺装结构组合设计原则或建议.基于此,从铺装层结构设计和材料设计角度提出了七种桥面铺装层结构或材料组合方案,并在申嘉湖高速公路四个混凝土桥梁上铺筑试验段.从目前观测结果看,所有方案均表现出良好的性能.     

裂缝对钢桥面铺装受力性能的影响

钢桥面铺装开裂破坏是沥青铺装最典型的病害类型,铺装层开裂不仅仅影响到钢桥面铺装层路用性能,而且对钢桥面板的受力也相当不利.本文采用ANSYS通用有限元软件,建立了典型的正交异性钢桥面板结构以及其上的ERS铺装体系的有限元模型,研究车轮荷载作用下表层裂缝对钢桥面铺装体系受力性能的影响,并进一步分析裂缝宽度对钢桥面铺装体系主要受力指标的影响.结果表明裂缝对与其垂直方向的应力影响较大,而对平行方向的应力影响较小,裂缝宽度对各项应力的敏感性影响较高.     

移动荷载下钢桥面铺装表面拉应力粘弹性分析

正交异性钢桥面铺装体系的受力复杂,铺装表面承受较大的弯拉应力。沥青铺装层具有明显的粘弹性特征,其应力应变与时间、温度的关系密切。钢桥面铺装使用的荷载与温度条件相对恶劣,因此采用粘弹性材料模型,利用试验数据计算得到的材料计算参数,对钢桥面沥青铺装表面的拉应力进行了粘弹性有限元计算分析,相关结论供铺装设计进行参考。     

润扬大桥南汊悬索桥桥面铺装在竖向荷载静力作用下的力学分析

介绍了一种整体局部模型的分析方法对钢桥面铺装进行力学研究,即分别建立整桥、局部梁段、正交异性板桥面铺装的三维有限元模型,通过边界条件的设置,将整桥力学分析的结果移植到正交异性板桥面铺装模型中.研究结果表明,考虑悬索桥桥型特点计算的铺装层最大纵向拉应力比以往局部模型的计算结果大12.6%左右,这是由于悬索桥主梁和桥面铺装活载挠度大于一般连续梁桥的结构特点所致.桥面铺装力学分析方法能较为准确地反映桥面铺装在整桥力学环境下的受力特点.     

港珠澳大桥通航孔钢箱梁桥面板的静动力特性研究

以港珠澳大桥江海直达通道为工程背景,对桥面加劲板的静力与动力特性进行研究.运用组合板梁单元法分析梯形肋加劲板,其中顶板用平板壳单元分析,而构成梯形肋的各个子板件则用板梁单元分析.同时,构造了8节点的实体板单元进行铺装层的模拟.重点研究桥面铺装对桥面板位移、应力以及自振频率的影响,并将计算结果与ANSYS有限元分析结果进行比较.结果表明:本文方法计算结果与ANSYS计算值均比较吻合,从而验证了本文方法的准确性,同时由于本文方法的自由度少,划分单元数量少,因此计算效率更高;另外,桥面铺装不仅具有自重效应,而且对桥面结构有一定的刚度贡献,因此在分析桥面结构力学特性尤其是在精确分析时,需要考虑桥面铺装的作用,且不能简单地以等效荷载的形式考虑.     

桥面铺装层力学响应的有限元分析

应用有限元软件ABAQUS,建立桥面铺装动力分析三维有限元模型,分析上下层铺装厚度、层间接触状态、水平力、铺装材料等因素对桥面铺装层受力控制指标的影响规律。结果表明:面层最大拉应力峰值随铺装上层厚度的增大而不断增大;与完全连续的层间接触状态相比,不完全连续状态下的铺装层力学控制指标均有不同幅度的增长,其中铺装表面拉应力峰值增幅最大;水平力对铺装表面拉应力和表面弯沉影响很小,而铺装层间剪应力随水平力的增大而不断增大;不同的铺装材料对铺装层力学控制指标具有较大的影响,提高铺装材料的强度可有效降低铺装层的力学响应量。     

高等级沥青路面基层底裂缝扩展规律

在断裂力学理论基础上,应用有限元软件ABAQUS,采用20结点等参元有限元模型,对路面基层裂缝进行数值计算.并采用P-M准则和Paris公式预测了基层裂缝扩展寿命,分析探讨了应力强度因子K1和K2在基层裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对基层疲劳寿命的影响.计算结果真实反映路面结构的现象和规律,可为高等级公路抗裂设计提供依据.     

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.     

含开孔和补强的蜂窝夹芯层合结构的屈曲分析

该文针对含有开孔和孔边补强的蜂窝夹芯复合材料层合结构的屈曲分析发展了一套三维有限元求解方案。孔边缘应力集中区采用W ilson非协调实体单元模拟,同时为减小求解规模,远离开孔的应力平缓区则采用一种相对自由度层合壳元。这种单元避免了传统壳元的转动自由度,易与三维实体单元连接,使变厚度、带有补强的复合材料层合壳体等复杂结构得以正确建模。数值算例验证了该文计算策略的准确性和有效性,最后通过大量数值计算研究了开孔和补强对结构临界载荷的影响。     

级配碎石沥青路面表面裂缝扩展及寿命分析

为研究级配碎石基层结构的防裂缝效果,利用商业有限元程序Abaqus,建立了20结点等参立方体单元的有限元模型。采用奇异等参元法及断裂力学理论,计算分析具有级配碎石基层的半刚性基层沥青路面表面裂缝的扩展规律,并按裂缝产生和裂缝扩展两阶段方法,计算预估其相应的疲劳寿命。结果表明,级配碎石结构可提高沥青路面表面裂缝疲劳寿命,当级配碎石基层厚度为15~25 cm时,可以达到较好的抗裂效果。     

CRCP加HMA加铺层荷载应力分析

CRCP加HMA加铺层路面结构以其良好的整体性、耐久性和行车舒适性 ,在道路铺装中得到了广泛的应用 .但是由于CRCP中有钢筋和横向裂缝的存在 ,使得对这种路面结构的应力计算困难较大 .使用有限元方法 ,对CRCP加HMA加铺层这种路面结构化简为平面应变问题进行分析 ,采用等参八结点四边形单元作为基本的单元对路面结构进行离散化 ,用组合单元法模拟钢筋的单向加劲作用 ,用裂缝单元模拟裂缝的传荷作用 .得出了裂缝间距和配筋率对路面结构应力的影响     

涡旋式压缩机动涡旋有限元分析方法

编制了具有较强通用性的动涡旋三维实体和二维壳体有限元分析网格自动生成软件,并按实体单元和壳体单元进行了涡旋式压缩机动涡旋的网格划分和应力变形计算．总结了壳体单元和实体单元各自的优越性．     

支柱瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子的有限元分析

通过ANSYS实体建模方法创建了含半椭圆表面裂纹的支柱瓷绝缘子有限元模型,裂纹前缘采用三维20节点等参退化奇异单元模拟尖端的应力应变奇异性,利用1/4节点法计算了弯曲载荷作用下瓷绝缘子裂纹前沿的应力场强度因子,得出KI随裂纹尺寸、位置及载荷水平改变时的变化规律.计算结果表明:相同条件下,支柱下法兰口与底部第一伞裙之间的表面裂纹最深点具有最大的应力强度因子,且KI值随裂纹形状比的增大而减小,随裂纹深度及载荷的增大而增大.     

一种等效的三边形杆件单元

基于有限元思想,根据三节点三角形单元与三角形平面杆件单元在受到同样荷载列向量的条件下位移等效原则,构造出一种更为简单适用的等效三角形杆件单元,使二维结构用一维单元进行分析.由于单元的推导不是根据微元体单元应力、应变等效,而是从节点位移等效的这一思路出发,使得本研究单元较以前的等效铰结桁架单元可以满足结构有限元划分单元时对矩形单元的要求.同时截面计算公式中包含了泊松比这一体现材料特性的参数,因而公式更加具有普遍意义.运用本研究方法对钢筋混凝土简支梁及悬臂梁进行计算分析,并将其计算结果与ANSYS计算结果进行比较.研究结果表明,本研究所推导的等效三边形杆件单元计算精度良好,计算结果可靠,可以满足工程应用需要.     

开孔碳纤维复合材料层合板的拉伸失效有限元分析

基于ABAQUS有限元软件中的二维壳单元和三维实体单元,对铺层角度为［0°/(±45°)₃/(90°)₃］_s的开孔T300/1034-C碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷作用下的失效过程进行研究.首先,在ABAQUS有限元软件中建立壳单元和连续壳单元碳纤维复合材料模型,利用自带的2D Hashin准则与退化模型模拟了层内失效.但二维模型没有考虑各层失效间的相互影响,进而通过编写材料子程序VUMAT,引入3D Hashin准则和基于断裂能的等效应力-应变双线性退化方式,采用实体单元模拟碳纤维复合材料的失效行为.通过对三种单元模型进行模拟,结果表明:开孔造成的应力集中会使层合板在拉伸过程中纤维与基体更易失效,成为裂纹源;在层合板失效过程中,都呈现“X形”向“沙漏形”失效发展趋势,最终沿宽度方向断裂;实体模型模拟精度相比于传统壳单元、连续壳单元的偏高更接近实验数值,三种单元模拟极限失效载荷与实验数据相差分别为26.1%,31.1%,8.64%.