RESEARCH ON SMALL SLAB CEMENT CONCRETE PAVEMENT WITH FINTTE ELEMENT METHOD

减小板的平面几何尺寸能够降低荷载与温度梯度作用下水泥路面板的荷载应力及温度应力,基于此本文提出农村公路小尺寸水泥混凝土路面的概念,建立了小尺寸水泥混凝土路面板的有限元分析模型,分析了标准轴载作用于临界荷位时,荷载应力随板长、板厚的变化关系,荷载应力随基层厚度、基层模量的变化关系,并且进行了小尺寸水泥混凝土路面温度应力的计算分析,在此基础上提出了典型的小尺寸水泥混凝土板的平面尺寸.     

刚性路面中的应力构成及影响因素分析

介绍了刚性路面中的应力构成，并对水泥混凝土路面接缝传荷能力对荷载应力的影响，路面板板长、板厚的变化对荷载应力、温度应力及接缝传荷能力的影响进行了分析，得出了混凝土路面板的几何尺寸设置得当，将可减少混凝土路面板由于所受应力过大而产生的断裂破坏。     

基层对水泥路面长期性能的影响研究

基层力学参数对水泥混凝土路面板的受力有很大的影响。采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,从而减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布。     

缩缝宽度对路面板荷载应力的影响分析

水泥混凝土路面缩缝宽度的变化将导致路面板块之间荷载传递状况的改变,进而影响路面板的荷载应力状态。利用三维有限元计算程序EverFE分析缩缝宽度与路面板荷载应力的关系,指出减少缩缝宽度变化的影响,对延长水泥混凝土路面的使用年限具有重要作用。     

水泥混凝土路面极限荷载与应力分析

采用弹性地基上五块有限尺寸板组成的多板系统有限元模型,对单轴和多连轴车辆荷载作用下水泥混凝土路面的极限荷载和应力进行了分析。多连轴车辆荷载作用下板底横向拉应力较大,这会造成水泥混凝土路面出现纵向断裂,而不是设计时所假设的出现横向断裂。因此,横向拉应力大是目前水泥混凝土路面出现大量纵向开裂的原因之一。在目前公路交通运输车辆呈现多轴化,并且超载严重的情况下,水泥混凝土路面设计应当充分考虑不同轴型车辆所占比例和最大拉应力方向的变化,使路面设计更符合实际状况。     

水泥混凝土路面不同脱空类型受力特性研究

在工程实践过程中,经常会遇到水泥混凝土路面的板角脱空现象。为研究水泥混凝土路面不同程度的板角脱空在车辆荷载下的受力特性,运用ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型,通过理论计算的方法得到不同脱空形态的截面曲线,对不同脱空类型情况下面板荷载应力随面板厚度、轮胎接地压力、脱空域尺寸与初始脱空深度的变化规律进行了分析。结果表明:相对完全脱空路面结构是介于完好路面结构与绝对完全脱空之间的脱空形式,其面层板荷载应力与荷载增加率随着初始脱空深度的增加而增大;Ⅱ型非完全脱空代表基层顶面骨料水损更严重的情况,其荷载应力增加率大于Ⅰ型非完全脱空情况下的相应值,且均小于绝对完全脱空情况下的相应值;通过回归分析得到不同厚度混凝土面层板情况下其面层板荷载应力随脱空尺寸与初始脱空深度变化的计算公式,可为工程实践提供参考。     

橡胶粉水泥混凝土路面板与温度应力分析研究

通过对不同长度的普通水泥混凝土路面板与橡胶粉水泥混凝土路面板板中中点和板边缘中点受到的温度胀缩应力、温度翘曲应力计算和分析,得到橡胶粉水泥混凝土路面板按6m长度分缝与目前我国普通水泥混凝土路面板按4.5m长度分缝受到的温度胀缩应力、温度翘曲应力大致相等,有效的证明了橡胶粉水泥混凝土路面可以减少接缝的设置,提高混凝土路面的使用品质和耐久性等性能。经过经济性分析,在相同条件下铺筑橡胶粉水泥混凝土路面的造价略低于普通水泥混凝土路面,这为橡胶粉水泥混凝土在道路路面上的推广应用奠定了基础。     

不均匀沉降对水泥混凝土路面荷载应力的影响

以水泥混凝土路面为研究对象,采用三维有限元方法分析了地基不均匀沉降条件下水泥混凝土板的应力变化.得出了板底弯拉应力、混凝土板的最大主拉应力与路基不均匀沉降之间的关系,探讨了水泥混凝土板在地基不均匀沉降地段的受力机理,为水泥路面设计提供参考.     

CRCP路面荷载应力分析

通过建立不同尺寸普通水泥混凝土板有限元模型,分析了CRCP路面板宽度、裂缝间距、钢筋、钢筋位置、配筋率、板厚及粘结刚度系数对路面荷载应力的影响,并得出了相应的结论,对今后的CRCP路面设计具有一定的参考价值。     

寒区沥青路面低温抗裂性能的力学分析

结合实际工程沥青路面的各项力学指标,利用有限元分析软件ABAQUS,对寒区沥青路面在温度降低过程中的温缩应力变化进行了力学分析,并以水泥混凝土路面弹性薄板理论为依据,计算得到了不同边界约束情况下随温度变化的沥青面层温缩应力,总结出了沥青面层温缩应力随路面模型的结构尺寸、温度以及边界条件等影响因素的变化规律。     

考虑接缝影响的机场刚性道面的有限元分析

以Marc有限元软件为工具,对道面面层和接缝用板单元进行模拟,考虑面层和基层之间的界面接触,建立了基于＂地基—道面结构—飞机轮载＂的相互作用的足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型,应用该模型,计算了飞机当量单轮荷载作用下刚性道面结构的力学响应,得出道面各结构层模量对板底应力的关系。     

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。     

冲击压实旧混凝土路面路基的力学行为研究

结合新型冲击压实技术在旧水泥混凝土路面修复工程中的应用,采用三维有限元方法研究了冲击压实过程中旧路面结构及土基的受力、变形特征。分析了冲击压实荷载位于路面板不同位置时对板体破裂及土基受压效果的影响,探讨了冲击压实荷载在板下路基中的传递规律及作用深度等问题。研究结果对于冲击压实旧水泥混凝土路面机理分析及现场施工具有一定的参考价值。     

温度循环作用下水泥混凝土路面温度应力分析

利用ANSYS有限元软件,对水泥混凝土路面建立三维有限元模型,对温度循环作用下水泥混凝土路面的温度应力进行计算,分析了不同因素对水泥混凝土路面在温度循环作用下温度应力的影响规律,为路面结构分析奠定了基础。     

大型军用飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面的结构响应

以伊尔-76为例,考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点,基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用,并采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷,借助ABAQUS软件建立了足尺9块水泥混凝土道面板的三维有限元分析模型。应用该模型,计算了多轮荷载不同组合作用下水泥混凝土道面的应力和变形,揭示了道面结构的力学响应,即在多轮荷载作用下,道面结构的最大应力位于轮载作用位置的板底部;与8轮荷载组合相比,16轮荷载组合作用下道面结构的应力和变形较小;而且,道面板弹性模量、基层回弹模量和地基反应模量对板底弯拉应力影响显著。     

排水沥青路面合理厚度研究

通过建立基于粘弹性理论有限元模型,对标准轴载作用下排水性沥青路力学响应进行研究,对不同厚度下路面力学分布规律、温度应力对排水沥青路面影响、半刚性基层裂缝在排水性沥青路面内扩展情况等进行了计算,并以计算结果为依据从优化排水性路面结构、防止循环温度荷载对路面破坏、路面抗裂性能等角度出发对排水性沥青路面的厚度进行了推荐。     

水泥混凝土路面损坏原因分析及加铺厚度计算

分析了公路水泥混凝土路面发生损坏的主要原因,探讨了如何评定旧混凝土的路面路况,重点介绍了旧混凝土路面加铺厚度的计算,指出混凝土路面结构厚度设计应考虑车辆超载带来的潜在不利因素,从而使路面加铺结构和厚度满足承载荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。     

混凝土路面传力杆界面应力分析

为了研究混凝土路面传力杆处应力分布规律及接缝传荷能力,建立水泥混凝土横向接缝三维有限元模型,对不同面板厚度、不同传力杆直径工况下的应力分布规律及传力杆松动对接缝传荷能力影响进行分析。研究结果表明:界面混凝土最大主拉应力随面板厚度的增加而降低,最大剪应力随面板厚度增加呈现先增大后减小趋势,界面混凝土最大主拉应力和最大剪应力随传力杆直径的增加均呈现先增大后减小的趋势;传力杆松动情形下,最大主拉应力和最大剪应力变化幅度较小,但接缝传荷能力下降明显,松动间隙由2 cm增大到6 cm时,传荷系数由93.2%降低到76.1%。     

冲击压实路面板数值模拟分析

结合三维有限元分析,采用拟静力的方法,对冲击破碎过程中旧混凝土路面结构的变形及受力破坏特征进行了研究,并分析了冲击压实荷载在板下路基中的传递规律及作用深度等问题。