图7显示了在20毫米纵向收缩的正弦接头的三维截面。最高值和最低值的应力交替沿每个插头/路面接口的长度,与高点(和低点)镜像在两个相对的插头/路面接口的最短(最长)对角线之间的距离点。内应力很好的分布在整体的结合处,这也变形的第三个维度,不同的标准和梯形关节只能表现出面内变形。这将导致较低的值的最大位移的体积变化。

图8显示来自3D模型的样本von米塞斯应力等高线图用于模拟车轮负载的三个接合处的几何形状。

图9显示了一个图的绝对最大值(LE,不特定位置)冯米塞斯强调作为时间的函数,因此,车轮的位置,在车轮加载的每一个接合处的几何形状。这些建议,相比的一部分标准和梯形接头受到显着更高的应力(几乎两倍于一个实例)的加载周期,正弦接头时,在整个加载周期表现出相对低和均匀的最大应力值。前者表现在最大应力急剧增加,当车轮和接合处接触面积达到关节和路面之间的过渡点,其中的最大拉伸应力在塞/路面界面记录。正弦几何进行更好的,因为如在标准和梯形接头的情况下,水平应力(即,沿行驶方向)直接是由在不垂直的接口的完整长度的车轮加载引起的。

在所有的情况下,有人指出,最大应力仅限于表面附近的插头/路面接口,如图10所示的边缘1和2。von米塞斯应力在这些点的值作为时间的函数(即,作为车轮穿过关节)如图11和12所示。

这些显示在边缘1和2的表现是不同的,与边缘2遭受更高的应力在所有情况下。如前。这些值的变化是少的正弦接头,它提供了一个更均匀分布的应力范围。

定量地,图11显示了在边缘1的应力是最高的标准接头,值大于正弦接头并比梯形大20%。从图12可以看出,梯形设计没有优于边缘2的标准接头,但梯形和标准接头的应力的最大值通常是正弦接头的16%以上。正弦接头一贯表现出更大的应力均匀性,从而更有效地利用其满负荷,以适应所施加的负载。 

图8。车轮加载下Von米塞斯应力等值线图(a)标准节点三维模型;(b)梯形节点三维模型;(e)正弦三维模型

接合处设计的影响

在APJ里不能使高应力导致塞缝和路面的接口剥离。当界面上发生剥离,经验表明,裂纹的生长和传播,辅助环境条件和静水载荷,在大多数情况下会导致接合处故障。长此以往,这将导致进水和冬季除冰盐通过桥面,导致结构混凝土和钢筋的严重恶化。从我们的有限元模拟的标准节的现象得到结论,由于结构或车轮荷载(或两者,累计),高应力将出现在或靠近插头和路面接触表面。定量分析表明,这些高应力可以很容易地超过测得的屈服应力,甚至在某些情况下超过破坏应力,从而增加过早接合处故障的可能性。

梯形接头表现出改善了在所有形式的负载下的应力分布,具有较高的应力的基础上的接口,而不是标准接头的最大值。后者的结果还没定,需要在未来进一步考虑,但总的趋势是使用APJ材料更有效的(应力分布更均匀)。梯形接头也表现出更好的表现车轮荷载在第一(领先)接口边缘,但没有表现优于标准在第二接口边缘。这也许意味着需要考虑非对称路接头。接口的45°角(从水平测量)负责改善应力分布。通过减少这个角度,在接口基础的材料的体积将进一步减少,因此产生较高的局部应力。增加将产生效果接近标准设计。显然,必须检查梯形接头的接口角的变化。其他好处,比如如何有效地设计有助于促进自封的插头/路面接口,也应进行调查。

最后,在所有形式的负载下正弦接头产生的应力分布,提高了标准。它的主要优点旨在通过设计帮助克服瞬时加载车轮的路面/插头/路面接口的过渡。从图9、11、12中可以看出,车轮位置的von米塞斯应力的平缓的变化和较低的值。此接头的几何形状是沿插头/路面接口边缘的长度,在其中施加车轮加载的函数的点。

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