轴载与温度作用下水泥路面板的变形与应力分析

水泥路面板沿厚度存在温度梯度时,水泥路面板将出现翘曲变形(板角翘曲或板中翘曲),由于自重和约束的作用板内将存在温度翘曲应力,目前我国水泥路面设计中主要考虑温度应力和荷载应力的叠加造成的水泥路面板底-板顶产生的横向开裂,计算中并未考虑轴载和温度共同作用下水泥路面的应力和变形。文中通过有限元方法,建立模型,对单自由板在轴载和温度共同作用下的变形和应力进行了计算,计算中考虑了正向和负向温度梯度和轴载作用板不同位置时的工况,计算结果表明不同工况下水泥路面板最大应力将发生变化,将造成板不同的开裂方式。     

斜向连续布筋横向预应力路面的温缩问题

目的 为解决传统水泥混凝土路面中因热胀冷缩导致的各种横缝问题.方法 应用Abaqus有限元软件建立不同配筋形式的无缝路面板,模拟在温降作用下路面板的受力及变形情况,并进行对比分析.结果 斜向布筋横向预应力水泥混凝土路面可以利用斜向钢筋的变形转换能力,通过横向施加预应力即可以使水泥路面沿纵向也产生预应力,进而有效抵消沿行车方向产生的温缩应力.当对斜向配筋路面板施加适当的横向预应力后,即使路面板受50℃的温降作用,板中都不会出现温缩应力.结论 斜向连续布筋横向预应力技术可为无横缝水泥混凝土路面的可行性研究提供相应理论支撑.     

路面板温度翘曲变形对基层的作用分析

目的为了研究温度变化对水泥混凝土路面基层的影响．方法结合试验路温度场监测数据,采用三维有限元法对基层结构在温度翘曲变形及与车辆荷载耦合作用下的受力特性进行分析．结果路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力要显著大于负温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力．路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生应力与车辆荷载应力相迭加,二者耦合应力较大,且层间约束越大,应力越大．而负温度梯度翘曲变形作用下两者相抵．结论研究表明,基层受温度变化产生的变形主要由路面板翘曲变形引起,而自身温度场变化可忽略不计．     

超薄水泥混凝土路面设计理论与方法

超薄水泥混凝土(Ultra-Thin Whitetopping,UTW)路面由于其板厚和平面尺寸的特殊性,尚无一套适宜的路面结构设计方法.在对UTW路面结构荷载应力和温度应力利用有限元法进行计算分析的基础上,提出了UTW路面设计理论与方法.采用贝克曼梁或落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer,FWD),测定旧沥青路面表面回弹弯沉,计算综合回弹模量,来评价旧沥青路面承载能力,并推荐控制标准值为当量回弹模量宜大于188 MPa.路面板的疲劳断裂是UTW路面的主要破坏模式,据此提出以控制行车荷载反复作用在板内所产生的荷载疲劳应力不大于混凝土弯拉强度作为路面板厚度设计的标准.确定了结构设计参数及路面板厚度计算方法.     

水泥混凝土路面早期裂缝影响因素分析

利用美国HIPERPAV软件对水泥混凝土路面早期裂缝的主要影响因素进行模拟。系统分析研究了路面板厚度、粉煤灰掺加量、养护方式、施工时间、施工季节和切缝等各因素对早期裂缝的影响规律。数据分析结果表明,夏季施工的路面板应力强度比与冬季施工的路面板应力强度比相比要低很多;不切缝的路面板要比切缝的路面板容易产生早期裂缝;另外,选择合理的混凝土配合比、施工时间和养护方式对早期裂缝也有着明显地改善作用。     

层布式钢纤维混凝土预制路面板应力分析

以Ansys有限元分析为主要方法,通过改变层布式钢纤维混凝土预制路面板尺寸及地基弹性模量对其应力进行参数化分析。计算结果表明:增加地基弹性模量可以明显降低路面板的沉降,增加板厚可有效降低板底拉应力,但随板厚增加其降低趋势逐渐减小;对于方形预制板和矩形预制板,方形预制板的受力性能要优于矩形板,而对于两种类型的预制板,边长160cm为界限尺寸,大于或小于该尺寸时预制板应力变化效应明显,当轮载作用于板边缘位置时,板易发生翘起。     

混凝土预制拼装路面板结构分析

混凝土路面预制拼装是一种快速、环保与经济的路面养护新方法,为了更好地指导预制拼装路面的设计与施工,对路面板的结构进行分析。基于Winkler弹性地基模型,采用三维有限元探讨路面板结构的平面尺寸、厚度与基层类型对应力和应变的力学响应。研究结果表明:平面尺寸对应力和应变有一定的影响,增加路面板厚度有利于减小路面结构的应力和应变,基层类型的不同严重影响路面板平面尺寸的选择。当基层类型为水泥稳定粒料时,宜采用2.5m×4.5m板块。当基层类型为级配碎石时,宜选用5m×2.5m板块。当基层类型为石灰与粉煤灰时,建议选用2.5m×2.5m板块。     

温度变形对刚性路面路基的影响

研究了水泥混凝土路面板温度变形的大小，视刚性路面板为自由矩形薄板，当温度沿板厚非均匀分布时，路面板变形后呈球面，据此得到挠度表达式；考虑变形后路面板在自重和车轮荷载作用下的变形，计算出由此产生的路基沉陷量；根据板中不发生脱空现象的条件，计算出板角处路基应有的沉陷量，采用等效法近似地得到路基顶面回弹模量值．计算结果表明，在刚性路面结构中，欲保证路面板不产生脱空，路基顶面回弹模量不宜过大，建议在规范中对其规定上限值．     

旧水泥路面改造中的破碎技术研究

针对目前我国旧水泥混凝土路面改造中存在的问题,借鉴国外水泥混凝土路面破碎技术,研究了旧水泥混凝土路面破碎技术的特征,施工要点和质量控制,并在实体工程中进行了应用,表明旧水泥混凝土路面改造中,使用碎石化新技术对旧路面板进行破碎直接用作路面基层,能解决旧水泥混凝土路面改造中原路面板带来的反射裂缝问题,具有良好的应用前景     

接缝传力杆对重载水泥混凝土路面影响研究

针对重载交通对水泥混凝土路面的破坏,在水泥混凝土面板间设置传力杆,利用有限元软件分析接缝传力杆对水泥混凝土路面的应力和位移的影响。结果表明:设置传力杆可以有效减少受力面板的应力和位移变形,同时,将受力面板所承受的应力和位移变形传递给相邻的不受力面板,使水泥混凝土路面的受力和位移变形更加均匀,提高重载水泥混凝土路面的使用寿命。     

动荷载作用下板底脱空对水泥板弯沉的影响

为了分析动荷载作用下板底脱空对水泥板弯沉的影响,建立了ANSYS三维有限元分析模型,利用移动荷载模拟车辆动荷载,隐单元模拟不同形式和程度的脱空,对比了脱空前后水泥板弯沉和应力的变化.结果表明:即使在传荷能力优良时,接缝处弯沉也会随着脱空面积的增大而增大,导致水泥板所受应力变大,最大等效应力值达0.87 MPa,是未脱空板块的235%,恶化了水泥板的受力状态,加速疲劳破坏;由于传荷能力较好,两侧弯沉同时增大,弯沉差不明显,通过弯沉差很难检验出脱空病害的存在,双侧脱空更具隐蔽性.需要准确的检测方法探测板底脱空的位置,对脱空位置及时进行注浆养护,避免单侧板底脱空发展为双侧脱空,改善脱空板的受力状况延长水泥路面使用寿命.     

建筑现浇板上下贯穿裂缝应力分析控制

分析建筑现浇板由混凝土收缩和温差共同作用引起上下贯穿裂缝的产生机理,通过微元体建立建筑外周梁与室内板间的静力平衡关系,导出以混凝土极限收缩应变值ε反映混凝土材料质量影响的外梁温差应力计算公式,提出建筑现浇板预控贯穿裂缝的强度计算式及施工过程与使用过程的预控措施。     

预应力混凝土连续板不同跨受火火灾行为

为了研究三跨连续板不同跨依次受火作用下的火灾行为,对4块尺寸为12.6m×1.5m×0.12m的无粘结预应力砼连续板进行了火灾试验.试验考虑了连续板中跨和边跨在不同时间段发生火灾及负弯矩区负筋长度两种因素,在实现ISO标准升温的前提下,给出了板中水在火灾中全过程变化现象以及板在火灾作用下裂缝发生、扩展及最终形式,重点研究了板的变形、破坏机构的形成、预应力筋中拉力的变化,板中温度场以及支座支反力的重分布情况.通过对试验结果的分析,揭示了破坏机构形成和支反力重分布的原因,指出了板中温度场的分布情况及预应力筋拉力的变化特征.     

钢框架结构楼板有效宽度及对节点性能影响

为研究混凝土楼板对钢框架结构受力性能的影响,建立钢框架结构梁柱节点空间有限元模型.通过分析楼板对梁翼缘拉应力大小的影响,研究混凝土楼板对梁柱节点焊缝拉应力大小的影响及荷载大小对楼板有效宽度的影响.研究结果表明,相同弯矩荷载作用下,混凝土楼板无论是对梁上翼缘,还是对梁下翼缘节点焊缝开裂,都有一定的保护作用.当楼板受压时,随着弯矩的不断增大,楼板的有效宽度先是快速减小,然后缓慢减小.当楼板受拉时,随着弯矩的不断增大,楼板的有效宽度先是减小,然后增大.     

剪压区和剪跨比对混凝土板受剪承载力的影响

为探究受拉纵筋屈服的情况下,混凝土板内支座控制截面的相对剪压区高度和板的剪跨比对其受剪承载力的影响,完成了4个混凝土板试件的受剪试验.试件由板、板端伸臂构件、板下柱以及底梁构成,试验借助板端伸臂构件在板端施加力偶,在预估斜裂缝起始位置的外侧施加竖向荷载,在竖向荷载和板端力偶共同作用下使板顶纵筋在斜裂缝与其相交处接近屈服...     

堆石坝面板混凝土施工期温度和应力全坝段仿真分析

针对堆石坝面板混凝土易开裂问题及其结构特点,开展了面板混凝土施工期温度和应力变化规律的仿真研究.依托某混凝土面板堆石坝工程,建立了三维仿真计算网格;采用三维不稳定温度场和应力场的有限元仿真计算程序,对堆石坝面板全坝段施工过程的温度和应力进行了动态仿真计算和分析.结果表明,堆石坝面板施工期内部拉应力较大,且最大拉应力出现在最大温降龄期;此外,面板短间歇面施工期拉应力较小,长间歇面在上层混凝土浇筑后拉应力较大.     

火灾后预应力混凝土简支板力学性能试验

为了研究火灾后预应力混凝土板的承载力、变形和板中预应力筋有效应力的退化规律,进行了13块无粘结和1块有粘结预应力混凝土单向简支板火灾后力学性能试验.根据火灾下温度场分布沿板厚方向将截面分条带,引入火灾后钢筋、混凝土本构关系,基于截面轴力、弯矩平衡,获得了火灾下预应力混凝土板任意截面的弯矩-曲率关系全曲线,进而对截面曲率...     

Behavior of steel-concrete composite slabs subjected to standard fire

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步进式加热炉板坯温度场数值模拟

钢坯加热是轧制前的重要工序,随着燃料价格的提高及新钢种的应用,建立精确的钢坯温度-时间关系传热模型已成为提高产品质量和节能降耗的首要条件。以某钢厂轧钢加热炉为研究对象,对钢坯加热过程的温度场进行数值模拟。建立了板坯在加热炉内加热数学模型,采用有限容积法对模型进行了离散,通过编程求解得出：在各加热段钢坯角部温度最高,加热段升温速度最快,钢坯断面温差最大,均热段断面温差最小,钢坯出炉断面温差稍高,建议延长均热时间