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混凝土桥面防水黏结层剪应力有限元分析

公路 2024年第1期69卷 53-57页

作者：何丽红谷颖佳张博李斯李万金重庆交通大学材料科学与工程学院重庆市400074

采用ANSYS有限元软件模拟分析混凝土桥面沥青铺装结构层间最大剪应力的变化规律。研究表明,防水黏结层的最大剪应力随沥青铺装层厚度、模量增大而降低;当防水黏结层模量为10 MPa~50 MPa时,沥青铺装层底层、防水黏结层的层间最大剪应力... 详细信息

采用ANSYS有限元软件模拟分析混凝土桥面沥青铺装结构层间最大剪应力的变化规律。研究表明,防水黏结层的最大剪应力随沥青铺装层厚度、模量增大而降低;当防水黏结层模量为10 MPa~50 MPa时,沥青铺装层底层、防水黏结层的层间最大剪应力波动较大,模量为50 MPa~100 MPa时波动趋势稍缓,超过200 MPa后趋于平缓,因此,优选防水黏结层模量为100 MPa~300 MPa;车辆制动与超载重载对桥面铺装层层间最大剪应力影响显著,摩擦系数从0.2增至1.0时,防水黏结层内部的最大剪应力由0.133 MPa增至0.283 MPa,增幅为112.8%,超载系数与桥面铺装结构层间最大剪应力呈线性正相关,控制车辆超载、重载可有效避免桥面铺装层发生剪切破坏。探求沥青铺装结构层间最大剪应力变化规律,为优选防水黏结层的材料提供理论支撑。

关键词：沥青混合料防水黏结层剪应力结构层桥面铺装有限元分析

山区高速公路陡纵坡段沥青路面面层剪应力分布规律

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公路交通技术 2024年第3期40卷 28-35页

作者：徐莹石希信招商局重庆公路工程检测中心有限公司重庆400067

为研究山区高速陡纵坡段沥青路面面层剪应力分布规律,并考虑基层-面层层间结合状态、基层-面层模量比,基于BISAR3.0软件开展弹性层状体系静力学分析。研究结果表明:1)相较平坡路段,陡纵坡路段具有较大的水平荷载系数,从而导致沥青面层... 详细信息

为研究山区高速陡纵坡段沥青路面面层剪应力分布规律,并考虑基层-面层层间结合状态、基层-面层模量比,基于BISAR3.0软件开展弹性层状体系静力学分析。研究结果表明:1)相较平坡路段,陡纵坡路段具有较大的水平荷载系数,从而导致沥青面层极值剪应力最大值大幅增大,高极值剪应力分布更为集中,水平荷载对整个沥青面层的极值剪应力的分布均有一定程度影响;2)不同层间接触状态下陡纵坡段沥青面层的极值剪应力最大值差异较小,但在较高值(>250 kPa)极值剪应力的分布上有较大差别,基层-面层层间完全光滑状态下陡纵坡的极值剪应力较高值(>250 kPa)相较层间完全连续状态分布更为广泛且贯穿于沥青面层,沥青面层底部更易发生剪切破坏;3)在沥青面层模量为10000 MPa、基层模量范围为6000 MPa~14000 MPa时,随着基层-面层模量比提升,陡纵坡段沥青面层极值剪应力最大值有所降低。根据静力学分析结果,陡纵坡段沥青路面相较平坡路段具有更高的极值剪应力,可提高基层-面层层间结合性以及在保障沥青面层模量的基础上适当提升基层模量,有利于陡纵坡段沥青路面的抗剪切能力。

关键词：高速公路陡纵坡沥青路面静力学分析剪应力分布规律

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变截面钢桁腹混凝土组合梁-钢腹杆剪应力计算

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重庆建筑 2024年第2期23卷 33-37页

作者：刘亚琴杨霞林兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

基于弹性梁微元法,考虑混凝土顶底板对组合梁的抗剪贡献,在轴力、剪力及弯矩共同作用下,推导变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算公式,并结合算例和有限元进行验证,对比分析在集中荷载作用下理论值与有限元值的相对误差,验证计算公式... 详细信息

基于弹性梁微元法,考虑混凝土顶底板对组合梁的抗剪贡献,在轴力、剪力及弯矩共同作用下,推导变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算公式,并结合算例和有限元进行验证,对比分析在集中荷载作用下理论值与有限元值的相对误差,验证计算公式的适用性。研究结果表明:解析法和有限元法计算结果吻合良好,在变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算中变截面效应的影响不可忽略。在集中荷载作用下,等截面梁与变截面梁等效钢腹板的承剪比最大差值约79.75%;从悬臂梁端部到根部,钢腹杆的剪应力在减小,钢腹杆的承剪比从81.48%降低至10.90%。

关键词：变截面钢桁腹组合梁剪应力承剪比

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基于冲压剪切的剪应力影响因素试验

理化检验（物理分册） 2024年第4期60卷 31-33页

作者：关意鹏陈敦佳杜雪磊柳州职业技术学院机电工程学院柳州545006 柳州市质量检验检测研究中心柳州545006 柳州职业技术学院图书馆柳州545006

初步分析了冲压剪切过程中剪应力的影响因素,其中剪切速率和相对间隙是可控的外部因素;利用材料万能试验机进行剪切试验,验证了剪切速率、相对间隙对剪应力的影响。对3种零件分别在3种剪切速率和2种相对间隙下进行剪切试验,结果表明:剪... 详细信息

初步分析了冲压剪切过程中剪应力的影响因素,其中剪切速率和相对间隙是可控的外部因素;利用材料万能试验机进行剪切试验,验证了剪切速率、相对间隙对剪应力的影响。对3种零件分别在3种剪切速率和2种相对间隙下进行剪切试验,结果表明:剪应力随剪切速率的增大而增大;剪应力随相对间隙的增大而减小。

关键词：冲压剪切剪应力剪切速率相对间隙

变截面波形钢腹板-UHPC组合箱梁剪应力试验

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中国公路学报 2023年第5期36卷 150-162页

作者：李立峰蒋启昊王连华冯威叶萌钟文湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 西安公路研究院陕西西安710065 湖南省平益高速公路建设开发有限公司湖南岳阳410400

为进一步减轻大跨径变截面桥梁结构自重,增加结构跨越能力并增强结构抗裂性能,提出了变截面波形钢腹板(Corrugated Steel Webs,CSW)-UHPC组合箱梁结构新理念,该结构截面尺寸更小、自重更轻,其结构剪力分布、截面剪应力分布与常规组合结... 详细信息

为进一步减轻大跨径变截面桥梁结构自重,增加结构跨越能力并增强结构抗裂性能,提出了变截面波形钢腹板(Corrugated Steel Webs,CSW)-UHPC组合箱梁结构新理念,该结构截面尺寸更小、自重更轻,其结构剪力分布、截面剪应力分布与常规组合结构区别较大,需深入研究。以变截面CSW-UHPC组合箱梁为研究对象,取变截面微段进行受力分析,结合剪应力互等定理,推导了系统完善的腹板剪应力计算公式,并基于工程需要,提出了一种简化计算方法。继而,设计了一片大比例变截面CSW-UHPC模型梁,模拟大跨径组合梁桥施工过程中典型的受力状态,完成了不同边界条件、不同加载位置、不同加载类型及微裂缝状态共计6种工况下的静力加载试验,获得了各截面剪应力分布及沿跨度方向承剪比变化规律,并结合空间实体有限元模型对计算理论进行全面的验证。结果表明:各工况下腹板实测剪应力值与所提公式理论值、有限元结果吻合良好,证明了所提公式的正确性;组合箱梁倾斜底板参与了截面抗剪而不可忽略,体现出明显的变截面效应;特别是最大悬臂工况下其模型梁根部位置附近承剪比仅为2%~6%,剪力大部分由倾斜底板来承担,实测和理论剪应力大小为0.6~1.5 MPa,而传统公式计算值为22~24 MPa,偏差较大,说明传统等截面的剪应力计算公式已不再适用,该结构变截面效应尤为明显;钢腹板承剪情况受弯矩、剪力、轴力共同影响,弯矩、轴力的方向对腹板上剪力可能造成有利或不利的影响。

关键词：桥梁工程剪应力试验研究波形钢腹板组合梁超高性能混凝土承剪比

单箱多室波形钢腹板组合箱梁约束扭转剪应力分析

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湖南大学学报:自然科学版 2023年第9期50卷 186-194页

作者：黄洪猛张元海罗奎兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 西北民族大学土木工程学院甘肃兰州730030 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

波形钢腹板组合箱梁扭转刚度小、截面易发生翘曲变形.为合理计算单箱多室波形钢腹板组合箱梁约束扭转时的剪应力,对剪力流进行分解,根据剪力流的传递路径、微元体纵向平衡及翘曲位移连续性,引入能够反映各室箱壁剪力流传递规律的常数,... 详细信息

波形钢腹板组合箱梁扭转刚度小、截面易发生翘曲变形.为合理计算单箱多室波形钢腹板组合箱梁约束扭转时的剪应力,对剪力流进行分解,根据剪力流的传递路径、微元体纵向平衡及翘曲位移连续性,引入能够反映各室箱壁剪力流传递规律的常数,考虑波形钢腹板的褶皱效应推演出截面几何特性和剪应力的实用计算公式.基于Reissner原理建立约束扭转控制微分方程,并用初参数法求得解析解.用该文解析法和ANSYS有限元法计算偏心荷载作用下简支箱梁的扭转剪应力,并引入反映扭转剪应力对总剪应力影响的剪应力增大系数和翘曲剪应力对扭转剪应力贡献的剪应力系数,详细分析了梁宽和箱室数量对剪应力的影响.研究结果表明:该文解析解与ANSYS有限元解吻合良好;梁宽增大和箱室数量增加均可降低扭转剪应力;约束扭转使得外腹板剪应力增大系数达到1.69,且腹板间的总剪应力表现出明显的分布不均匀性;翘曲剪应力对扭转剪应力的影响显著,设计时不可忽略;设计时应考虑混凝土顶底板扭转剪应力对主拉应力的影响,避免斜裂缝的产生.

关键词：组合箱梁波形钢腹板约束扭转单箱多室剪力流 Reissner原理剪应力

基于结构的细胞模型揭示了剪应力下活细胞的幂律流变学和硬化特性

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Acta Mechanica Sinica 2023年第10期39卷 137-144页

作者：梁栋杭久涛徐光魁 Laboratory for Multiscale Mechanics and Medical Science Department of Engineering Mechanics State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures School of Aerospace Engineering Xi’an Jiaotong University Xi’an 710049 China

剪应力在许多生理过程中都起着至关重要的作用,例如动脉粥样硬化、血管生成和肿瘤转移等.然而,细胞对静态和动态剪应力的响应仍然知之甚少.考虑细胞膜、细胞质和细胞骨架等结构特征,本文提出了一个基于结构的细胞模型以探究细胞的剪切... 详细信息

剪应力在许多生理过程中都起着至关重要的作用,例如动脉粥样硬化、血管生成和肿瘤转移等.然而,细胞对静态和动态剪应力的响应仍然知之甚少.考虑细胞膜、细胞质和细胞骨架等结构特征,本文提出了一个基于结构的细胞模型以探究细胞的剪切流变学.通过模拟单个细胞在剪应力下的力学响应,我们发现该模型可以再现细胞小变形时的幂律流变学和大变形时的应力硬化特性.此外,细胞在高频下的损耗模量表现出比存储模量更强的频率依赖性.进而,我们提出了两个重要关系:一个是幂律指数和细胞刚度之间的关系;另一个是在细胞刚度和外力之间的关系.我们的预测结果与很多实验结果一致.自相似多级理论为细胞在剪应力下的幂律响应提供了物理解释.此外,我们考虑了单根纤维的几何非线性,以便解释细胞的应力硬化.本模型可用于研究剪切流动对生理环境下活细胞的影响.

关键词：频率依赖性细胞模型动脉粥样硬化肿瘤转移生理环境剪切流动单根纤维剪应力

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宽幅单箱多室箱梁腹板剪应力计算分析

建筑结构 2022年第S1期52卷 1246-1250页

作者：李淑琴樊可宇合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

为了研究变截面单箱多室预应力钢筋混凝土箱梁腹板剪应力,通过有限元数值仿真与理论分析相结合的方法,针对一座单箱三室预应力钢筋混凝土箱梁桥进行研究。通过数据分析比较,考虑剪力流及截面参数变化的影响,提出适用于变截面单箱三室箱... 详细信息

为了研究变截面单箱多室预应力钢筋混凝土箱梁腹板剪应力,通过有限元数值仿真与理论分析相结合的方法,针对一座单箱三室预应力钢筋混凝土箱梁桥进行研究。通过数据分析比较,考虑剪力流及截面参数变化的影响,提出适用于变截面单箱三室箱梁的剪应力计算公式,并利用该公式计算结果与有限元计算结果进行对比。结果表明,该公式计算结果与有限元分析结果吻合,可用于单箱多室腹板剪应力计算。

关键词：单箱三室变截面剪应力有限元分析回归分析

基于差异化设计的相邻轻重载车道内部竖向剪应力分析

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科学技术与工程 2022年第1期22卷 367-373页

作者：刘兆新杨广亮赵启睿孙振浩马峥浩刘树堂山东高速集团有限公司济南250000 山东大学齐鲁交通学院济南250002

结合高速公路拓宽改建工程案例,基于有限元计算技术,对既有高速公路沥青路面结构进行不同交通工况的力学响应分析,根据计算结果提出了上中面层实行材料性能差异的车道差异化路面结构设计方案;分析设计年限内临近轻载与重载车道之间形成... 详细信息

结合高速公路拓宽改建工程案例,基于有限元计算技术,对既有高速公路沥青路面结构进行不同交通工况的力学响应分析,根据计算结果提出了上中面层实行材料性能差异的车道差异化路面结构设计方案;分析设计年限内临近轻载与重载车道之间形成的路面内部上中面层竖向界面及其下层竖直面上的剪应力,研究接触状态和荷载作用位置对剪应力的影响规律及剪切破坏的可能性。结果表明,荷载作用位置不同时,界面及下层竖直面上产生的剪应力分布规律也不同,荷载位于重载车道中央时剪应力随着深度增加在逐渐增大,最大值出现在半刚性材料底基层层底;而位于竖向界面顶部时,剪应力随路面深度的增加逐渐减小,最大值出现在路表,且可产生导致剪切破坏的较大剪应力;竖向界面需设置在轻重载车道之间的划线处,可确保该处实际不会产生剪切破坏;轮迹带处产生剪切破坏几乎成为必然,因此,采取工程措施加强面层强度并进行剪切强度验算是必要的。

关键词：沥青路面结构车道差异化设计轻重载车道数值计算剪应力