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作者：胡迟春华南理工大学

学位级别：博士

七五以来我国修建了大量的水泥混凝土路面，这些水泥路面几乎没有能够达到设计的使用寿命（30年）。这是一个很严重的问题，因为路面使用寿命短，预示着道路的投资效益大幅度降低。我国未来若干年，还会修筑数以万计的各等级道路，即使... 详细信息

七五以来我国修建了大量的水泥混凝土路面，这些水泥路面几乎没有能够达到设计的使用寿命（30年）。这是一个很严重的问题，因为路面使用寿命短，预示着道路的投资效益大幅度降低。我国未来若干年，还会修筑数以万计的各等级道路，即使有一半水泥路面的话，由于路面早期破坏所造成的损失也是巨大的。接缝破坏、断板和错台是水泥混凝土路面的三大病害，接缝的设置效果主要取决于接缝传递荷载的能力，而传力杆对断板与错台也有着直接的影响。传力杆对于水泥混凝土路面的长期性能具有非常重要的影响，除了路面厚度外，传力杆是水泥路面设计最重要的结构特性。\n 目前我国使用的传力杆普遍是钢质传力杆，然而大量的研究与野外实践表明，钢材并不是最好的传力杆材料，这主要体现在两个方面：（1）使用多年后的钢质传力杆由于雨水、氯化物等侵入容易锈蚀；（2）由于钢材较大的表面硬度，导致传力杆与混凝土接触界面在车轮荷载作用下产生较大的接触应力，当这个应力超过混凝土材料的极限强度时，传力杆和混凝土间会产生较大的间隙，进而丧失荷载传递能力。因此，有必要分析水泥混凝土路面传力杆的工作机理，选择适宜的传力杆材料，研究新型传力杆。\n 本文将Timoshenko弹性地基上无限长梁在第二变形拐点处截断用来分析有限长水泥混凝土路面传力杆，研究了交通荷载作用下路面板与传力杆体系的受力状态，及其对板间传力机构的力学和结构要求。得出了路面对传力杆材料弹性模量的要求，计算出水泥路面传力杆的最小长度，建立了水泥路面传力杆单侧最小插入深度与传力杆直径的关系，并且对路面板厚度、接缝宽度、路面板强度、传力杆间距、传力杆截面形状、传力杆的截面尺寸等设计参数进行了分析与优化设计。此外，对传力杆的安装偏差问题、传力杆荷载传递效率、传力杆疲劳松动、传力杆对错台的影响等问题进行了定量分析，并且计算得出实际路面中传力杆承担的最大剪力值。\n 建立三维有限元模型对传力杆进行了数值模拟与分析，对传力杆材料弹性模量，传力杆长度、间距、直径，接缝宽度，路面板厚度，路面板弹性模量，传力杆支撑模量进行了设计分析与优化设计。此外，对传力杆失效进行了模拟分析。数值模拟得出了传力杆体系（路面板、传力杆、基层）对板间传力机构的性能要求。\n 在理论分析与数值模拟的基础上，对填充复合材料管用的水泥混凝土芯进行了配合比优化设计，并对可能的复合材料传力杆进行了大量的室内力学试验评价传力杆的抗弯抗剪能力，确定了复合材料传力杆的尺寸。应用相似理论和路面分析仪，以及重复加载试验系统对不同材料、相同截面面积不同截面形状及不同截面尺寸传力杆的路用性能进行小试件室内加速加载试验，以评价各种传力杆的传力效果与疲劳寿命等。修筑试验路对各种不同材料传力杆的路用性能进行对比评价和观测，并且通过实验路研究了传力杆布杆方式（均匀布杆与轮下布杆）对水泥路面接缝性能的影响，论证了Westergaard的传力杆共同工作分担荷载的理论。此外，对现行水泥混凝土路面规范传力杆相关条文给出了修改建议。研究表明，填充混凝土复合材料传力杆是完全可行的。

关键词：传力杆机理优化设计数值模拟荷载传递系数水泥混凝土路面

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高速公路沥青混凝土面层拼接技术与质量评价方法研究

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公路 2012年第6期57卷 112-116页

作者：杨亚莉顾兴宇江苏省泰州市交通工程质量监督站泰州市225300 东南大学交通学院南京市210096

高速公路拓宽改造是今后我国高速公路建设的新课题,如何处理两侧直接拼接时沥青混凝土面层的接缝及评价其拼接效果是提高路面拼接质量的关键。研究讨论了沪宁高速公路3种碾压工艺和5种拼接技术,通过现场芯样和室内模拟芯样的试验测试,... 详细信息

高速公路拓宽改造是今后我国高速公路建设的新课题,如何处理两侧直接拼接时沥青混凝土面层的接缝及评价其拼接效果是提高路面拼接质量的关键。研究讨论了沪宁高速公路3种碾压工艺和5种拼接技术,通过现场芯样和室内模拟芯样的试验测试,总结了各拼接技术对芯样冻融前后的劈裂强度、剪切强度和密实度的影响。最后结合基于FWD弯沉测试的荷载传递系数计算,提出了合适的沥青混凝土面层拼接技术及质量评价方法。

关键词：拓宽改造拼接技术质量评价方法劈裂试验剪切试验荷载传递系数

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多道撑式深基坑支护体系连续破坏机理及控制措施研究

多道撑式深基坑支护体系连续破坏机理及控制措施研究

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作者：赵璟璋天津大学

学位级别：硕士

传统基坑支护体系设计方法基于构件,所建基坑支护体系缺乏整体的防连续破坏性能,局部构件失效容易引发连续破坏甚至坍塌。针对内支撑式基坑工程,目前国内外在连续破坏发展机理及其控制理论措施方面缺乏系统研究。本文主要采用有限差分... 详细信息

传统基坑支护体系设计方法基于构件,所建基坑支护体系缺乏整体的防连续破坏性能,局部构件失效容易引发连续破坏甚至坍塌。针对内支撑式基坑工程,目前国内外在连续破坏发展机理及其控制理论措施方面缺乏系统研究。本文主要采用有限差分数值模拟的方法,依托新加坡地铁C824标段基坑坍塌事故,对基坑内支撑体系的构件局部破坏引发连续破坏机理及支撑体系荷载重分布规律进行了研究,并在此基础上给出了防连续破坏的控制措施。主要内容如下:(1)建立单位宽度的多道撑式基坑数值模型,基于其初始设计方案提出了多道撑基坑防竖向连续破坏的控制措施,通过采用提高围护结构极限承载力的方式,分析围护结构内力,探究加固方案对于竖向连续破坏的控制效果。(2)建立三维空间下多道撑式基坑数值模型,发现局部失效释放的荷载集中作用在某几根邻近破坏位置的支撑上。探究了围护体系极限承载力及地连墙连接强度对于诱发初始破坏所需的初始失效支撑数量、支撑体系失效顺序以及荷载传递路径的影响,发现破坏先在最底层水平发展,而后转向上一层,在水平竖直方向同步开展;底层支撑安全系数的增大后,连续破坏的开展过程也变为辐射状向外发展;当墙体之间失去有效连接后,破坏由先在破坏层内水平开展变为辐射状发展,且水平方向的开展速度有所减缓,而在竖直方向的开展速度有所增加。(3)不考虑后续破坏发展,探究了局部支撑失效瞬间释放的荷载增量造成支撑体系荷载重分布规律,设置了两种指标以评价临近支撑荷载重分布程度。研究了不从初始破坏程度、不同围护结构体系刚度以及局部支撑相对刚度对初始破坏引发荷载重分布的影响程度。结果表明,围护结构体系刚度越大,支撑所承担破坏后重分布荷载越大、紧邻破坏位置支撑所占体系荷载增量比例越多,越容易引发初始破坏和后续破坏,在此基础上,基于空间连续破坏中支撑体系荷载传递机理,设计了空间下支撑体系防连续破坏的间隔加强方案。

关键词：基坑内支撑体系连续破坏荷载传递系数加强构件

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基坑桩锚支护体系锚杆失效引发的荷载传递机理研究

基坑桩锚支护体系锚杆失效引发的荷载传递机理研究

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作者：李溪源天津大学

学位级别：硕士

桩锚支护作为一种常见的基坑支护方式,因具有良好的内力、变形控制效果而广泛应用于岩土工程领域,但由于局部锚杆失效引起的基坑坍塌事故也屡见不鲜。本文针对桩锚支护基坑中锚杆失效的问题,采用数值模拟和模型试验的的方法,对基坑桩锚... 详细信息

桩锚支护作为一种常见的基坑支护方式,因具有良好的内力、变形控制效果而广泛应用于岩土工程领域,但由于局部锚杆失效引起的基坑坍塌事故也屡见不鲜。本文针对桩锚支护基坑中锚杆失效的问题,采用数值模拟和模型试验的的方法,对基坑桩锚支护体系中锚杆失效引起的荷载传递机理进行了研究。主要研究成果如下:（1）开展了桩锚基坑模型试验,研究了锚杆破坏后土体应力重分布过程和支护结构内力变化情况,同时将试验数据与数值分析结果进行定性的比对分析,初步得出了桩锚支护基坑锚杆失效引发的荷载传递规律。定义锚杆破坏引起支护桩弯矩和锚杆轴力的增大倍数为支护构件的荷载传递系数Im和I_t,支护桩和锚杆的荷载传递系数均随着开挖深度的增加而提高。（2）采用FLAC 3D有限差分软件建立单道锚杆支护的桩锚基坑模型,模拟了桩锚支护基坑的局部破坏,揭示了单道锚杆支护基坑局部锚杆失效引发的荷载传递规律,并根据局部锚杆失效后支护桩弯矩的变化趋势,将破坏影响区域划分为核心破坏区和边缘破坏区。在砂性土体中,支护桩荷载（弯矩）传递系数和锚杆荷载（轴力）传递系数均随开挖深度的增加而提高,且Im增长较快,因此开挖深度较大时局部锚杆失效更容易引起支护桩的破坏。不同于悬臂排桩支护基坑,桩锚支护基坑锚杆失效后构件的荷载传递系数随着土体强度的提高而降低。（3）建立双排锚杆支护的桩锚基坑数值分析模型,研究了不同位置锚杆失效引发的荷载传递规律。局部破坏发生后,竖直方向锚杆的荷载传递系数大于水平方向锚杆的荷载传递系数。同时,结合冠梁内力和桩顶剪力的变化规律对支护桩隔离体做受力分析,探讨了局部破坏发生后桩身弯矩增长的原因。当两排锚杆同时失效时,局部锚杆失效后结构最容易发生破坏的位置为支护桩与腰梁相连的节点处。

关键词：基坑桩锚支护体系局部破坏荷载传递系数模型试验

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玄武岩纤维筋在水泥混凝土路面中的应用研究

玄武岩纤维筋在水泥混凝土路面中的应用研究

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作者：姜杉大连海事大学

学位级别：硕士

水泥混凝土路面破坏形式主要分为断板、错台、接缝啃边等,而板间荷载传递能力差是一个不容忽视的原因。故对传力杆进行研究为提高路面耐久性的主要任务之一。我国现阶段道路设计以钢质传力杆为主,但其存在着易腐蚀等诸多弊端。20世纪60... 详细信息

水泥混凝土路面破坏形式主要分为断板、错台、接缝啃边等,而板间荷载传递能力差是一个不容忽视的原因。故对传力杆进行研究为提高路面耐久性的主要任务之一。我国现阶段道路设计以钢质传力杆为主,但其存在着易腐蚀等诸多弊端。20世纪60年代至今,国内外诸多学者致力于钢制传力杆的替代技术方面的研究。玄武岩纤维筋以其自身的诸多优点,得到普遍关注,在土木工程结构中应用前景较为广阔。本文采用新型的玄武岩纤维筋,系统地分析研究玄武岩纤维筋增强水泥混凝土路面的性能,以解决传统钢筋混凝土中的钢筋锈蚀等问题,提高道路建设中水泥混凝土路面的路用性能、抗腐蚀能力和耐久性。本文利用有限元软件ABAQUS对设有传力杆的水泥混凝土路面进行三维有限元数值模拟,分析传力杆采用不同直径、长度、布置间距的情况下,水泥路面板的力学响应；研究传力杆与混凝土界面间不同的接触特性对接缝传递能力以及路面板受力的影响；研究设传力杆接缝在车轮荷载作用下的传荷能力有关规律,分析传力杆的路用性能及其与水泥混凝土路面间的接触应力。对比分析玄武岩纤维筋与钢筋作为传力杆的路用性能,验证玄武岩纤维筋取代钢筋作为传力杆的可行性。根据荷载作用下玄武岩纤维筋水泥混凝土路面应力、传力杆应力等,开展玄武岩纤维筋传力杆的几何尺寸、在路面结构中的布置方案设计等研究。

关键词：玄武岩纤维筋传力杆荷载传递系数数值模拟

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施工期钢筋混凝土结构荷载传递分析的改进

施工期钢筋混凝土结构荷载传递分析的改进

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作者：李莹上海交通大学

学位级别：硕士

该文在分析原有的考虑徐变的施工期钢筋混凝土结构的连续计算模型的基础上,对昼夜温差对钢筋混凝土结构在施工期荷载传递的影响进行了深入的分析.建立了考虑昼夜温差影响以及钢筋混凝土楼板徐变的施工期钢筋混凝土结构的连续计算模型,... 详细信息

该文在分析原有的考虑徐变的施工期钢筋混凝土结构的连续计算模型的基础上,对昼夜温差对钢筋混凝土结构在施工期荷载传递的影响进行了深入的分析.建立了考虑昼夜温差影响以及钢筋混凝土楼板徐变的施工期钢筋混凝土结构的连续计算模型,并在此模型的基础上用矩阵分析的方法编制了计算程序.利用该施工期钢筋混凝土结构荷载传递连续计算的结构矩阵分析程序计算所得的结果基本上与实测值是符合的,很好的解释了养护期支撑承载呈波动性减少的观测现象,并且偏于安全,所以对实际施工具有一定的指导意义.根据该文的计算对原有的施工期钢筋混凝土结构连续计算方法所得的荷载传递系数进行一定程度的修正,使之更符合工程实际.

关键词：钢筋混凝土结构时变结构结构荷载分析荷载传递系数

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路基岩溶塌陷上方多层加筋垫层加固机制及荷载分担系数研究

路基岩溶塌陷上方多层加筋垫层加固机制及荷载分担系数研究

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作者：马龙长沙理工大学

学位级别：硕士

岩溶区塌陷易对高速公路路基造成不利影响,采用多层土工格栅加筋形成加筋垫层进行防治具有显著优势,但目前设计计算理论远远落后于工程实践,极大阻碍了其发展和应用,有必要对其展开系统的理论和试验研究。为此,本文拟基于土性试验、加... 详细信息

岩溶区塌陷易对高速公路路基造成不利影响,采用多层土工格栅加筋形成加筋垫层进行防治具有显著优势,但目前设计计算理论远远落后于工程实践,极大阻碍了其发展和应用,有必要对其展开系统的理论和试验研究。为此,本文拟基于土性试验、加筋体拉拔试验、土筋界面试验等手段,实测各材料的计算参数及筋土界面本构关系;在可模拟工况塌陷的模型箱内进行模型试验,实测塌陷产生时各层加筋体的变形和应变值,在此基础上,分析各层土工格栅上的荷载分布模式及荷载传递规律;然后采用三维数值计算软件FLAC3D对试验结果进行验证计算,并对各影响因素进行敏感性分析。综合分析研究得到下面规律和结论,为实际工程中格栅加筋体设计提供依据。(1)数值模拟得出的规律和模型试验基本保持一致,验证了试验数据的可靠性,对土工格栅加筋体的设计及施工具有一定的指导意义。(2)数值模拟各种工况下各层格栅其变形规律和模型试验相同,格栅挠度曲线接近符合抛物线规律。(3)同等条件下,岩溶塌陷坑宽度越宽,格栅的挠度会越大。即同样规格的土工格栅对于岩溶塌陷坑宽度差异表现出不同的适应性,具体是在满足要求的最大格栅挠度前提下,潜在岩溶塌陷坑宽度越小,格栅的拉伸强度需求越低。(4)加筋层数达到一定值时,即本实验中加筋层数为四层时,单纯的增加加筋层数对于原有格栅受荷性能影响不大,我们可以寻求其它改变来改善格栅的受荷性能。本次数值模拟同时也表明了四层格栅加筋是最经济合理的。(5)塌陷坑上方格栅变形规律符合抛物线关系,且变形量由上往下依次递减,非底层土工格栅变形范围不完全与陷坑范围一致。总体来说,多层加筋垫层相对单层加筋可有效减小变形量。(6)相同格栅规格和格栅间距条件下潜在岩溶塌陷坑的宽度大小对各层格栅荷载分担系数影响不大。

关键词：多层土工加筋体岩溶塌陷荷载传递系数 FLAC3D 数值模拟土拱效应

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保压蜗壳联合承载结构研究

保压蜗壳联合承载结构研究

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作者：朱鸣清华大学

学位级别：硕士

该文旨在通过有限元分析的手段,使得设计和研究人员对保压蜗壳结构的应力分布和荷载传递规律等有更深一步的了解.该文首先对正在建设的三峡工程的保压蜗壳结构进行了三维整体有限元分析.根据保压蜗壳与外围混凝土作用这三个阶段分别进... 详细信息

该文旨在通过有限元分析的手段,使得设计和研究人员对保压蜗壳结构的应力分布和荷载传递规律等有更深一步的了解.该文首先对正在建设的三峡工程的保压蜗壳结构进行了三维整体有限元分析.根据保压蜗壳与外围混凝土作用这三个阶段分别进行了计算,给出了三峡蜗壳结构的整体应力和位移的分布.接着本文引入了带有GAP单元的有限元模型,利用GAP单元的特性,研究了保压蜗壳结构运行全过程,即钢蜗壳与外围混凝土从分离到完全贴合这一过程中蜗壳结构的应力分布以及内水压力荷载的传递规律.针对保压蜗壳结构在保压水头值较高时抗振动性能较差的特点,结合保压蜗壳和垫层蜗壳的特点,该文提出了一种新的蜗壳结构形式——垫层保压蜗壳,并详细研究了不同保压水头值、不同垫层参数对垫层保压蜗壳应力和内水压力荷载传递规律的影响.

关键词：垫层保压蜗壳有限元模型蜗壳结构承载能力 GAP单元荷载传递系数

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内支撑式基坑支护体系的连续破坏机理及控制措施研究

内支撑式基坑支护体系的连续破坏机理及控制措施研究

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作者：俞丹瑶天津大学

学位级别：硕士

目前基坑传统的稳定分析方法多以相对简化的、基于基坑剖面的二维失稳破坏模式为基础,无法反映基坑支护结构局部失效后连续破坏在时间和空间上的发展过程。本文主要采用数值模拟,结合模型试验的方法,针对基坑内支撑体系的连续破坏导致... 详细信息

目前基坑传统的稳定分析方法多以相对简化的、基于基坑剖面的二维失稳破坏模式为基础,无法反映基坑支护结构局部失效后连续破坏在时间和空间上的发展过程。本文主要采用数值模拟,结合模型试验的方法,针对基坑内支撑体系的连续破坏导致的整体安全性问题,及防连续破坏措施进行了研究。主要内容如下:(1)建立单道撑排桩支护基坑试验模型,并通过数值模拟进行了验证。试验模拟了支撑发生局部初始破坏的过程,研究了破坏前后支撑轴力、桩身位移及桩后土压力的变化规律。进一步的数值分析指出,局部破坏导致紧邻的完整支撑轴力传递系数明显增大,并随着破坏范围的增加而持续增大,而非紧邻的完整支撑轴力变化相对较小,这种荷载传递的集中性导致连续破坏很易发生。(2)以新加坡地铁C824标段事故为基础,设计多道撑地下连续墙平面应变数值模型,结合工程钻孔点实测数据进行了验证。数值模型模拟了多种工况下支撑局部失效导致的沿竖向破坏过程,研究了不同位置处不同数量的支撑失效导致的荷载传递方向及规律。同样,局部破坏导致的沿基坑竖向的荷载传递在紧邻的完整支撑处最为明显。支撑轴力传递系数随着破坏支撑数增加而始终存在累积性,进而针对标准断面的初始设计方案提出了采用钢筋混凝土加强支撑以及高承载力钢支撑替换部分普通钢支撑的防连续破坏措施的原则及方法。(3)以新加坡地铁C824标段事故为基础,设计多道撑地下连续墙三维空间数值模型,验证了二维平面应变模型的传力单一及计算过于保守的局限性。分析引入了两种临近支撑受初始破坏影响的判断指标,分别考虑了支撑自身荷载变化百分比的局部相对量化指标以及考虑轴力变化量占总荷载增量百分比的全局绝对量化指标。据此,研究了初始破坏在水平及竖直方向的主要影响支撑范围为其四周紧邻的一组支撑,并验证了支撑相对刚度在荷载分配中的重要作用,相对刚度越大,荷载分配比例越高。通过考虑三维基坑的空间效应及工程经济性,提出了采取基坑支撑轴力监测结合不同重要等级部位按顺序架设临时支撑相结合的防连续破坏原则及方法,可以有效的将连续破坏控制在一定范围之内。

关键词：基坑内支撑体系连续破坏荷载传递系数加强构件

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机场跑道对波音727型飞机滑行的动态响应实测研究

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路基工程 2016年第1期 13-18页

作者：曾岳陈建峰王志亮同济大学土木工程学院上海200092 合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

在介绍丹佛国际机场项目的基础上,根据丹佛机场跑道实测弯沉数据,详细分析了机场跑道对波音727型飞机典型滑行事件的动力响应。对跑道实测弯沉数据的分析结果表明:飞机滑行时,横缝板边弯沉峰值较大且易出现脱空现象,跑道总沉降以地基沉... 详细信息

在介绍丹佛国际机场项目的基础上,根据丹佛机场跑道实测弯沉数据,详细分析了机场跑道对波音727型飞机典型滑行事件的动力响应。对跑道实测弯沉数据的分析结果表明:飞机滑行时,横缝板边弯沉峰值较大且易出现脱空现象,跑道总沉降以地基沉降为主;板中荷载传递系数具有方向性;在板中弯沉盆反弯点内外,横向应变与纵向应变曲线凹凸方向不同;实测横向与纵向应变曲线形状随测量点至横缝的距离不同而变化。

关键词：机场跑道波音727 滑行路径跑道弯沉应变荷载传递系数

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