基于板底脱空的水泥混凝土路面动水压力试验研究

通过室内动水压力模拟试验,研究不同浸水饱和度、脱空面积、荷载位置、荷载大小和荷载速度等条件下的水泥混凝土路面板底脱空处的动水压力。结果表明:脱空位置在板角处引起的动水压力最大,为最不利脱空位置;随着脱空面积的增多,动水压力呈线性增大;当浸水饱和度低于60%时,动水压力增加的幅度较小,当浸水饱和度高于60%时,动水压力急剧增大;随着荷载速度的增大,动水压力显著增大,但荷载大小对动水压力影响不显著。     

同板动弯沉差脱空判别方法和标准

针对目前脱空判别方法在实际工程应用中的不足,为了准确定量地判定水泥板底脱空,提出了采用同板板边中点一板中弯沉差和板角一板中弯沉差为判别指标的脱空判定方法。采用ANSYS有限元法建立了板边脱空和板角脱空三维模型,模拟FWD加载效果,计算了在不同脱空深度、脱空面积和传荷能力下的板边中点、板中、板角弯沉值,得出了板边、板角与板中的弯沉差范围;以烟威高速公路为依托,对FWD弯沉检测数据进行统计分析,参考理论计算和钻芯取样结果,给出了同板弯沉差判别标准和传荷能力修正系数,并通过试验路验证了所提标准的可行性,结果表明：ANSYS有限元理论模拟值符合工程实际,所提标准板边弯沉差的准确度为88．5％,板角弯沉差的准确度为84．6％。该方法是在同一条件下进行分析评定,消除了大部分弯沉影响因素引起的变异性,可以分级评定脱空严重程度,更好地指导水泥路面养护维修。     

沥青加铺混凝土路面的实用计算方法

为研究沥青加铺水泥混凝土路面(PCC AC)在板中、板角和板边作用荷载的最大应力及弯沉情况,对27个水泥混凝土路面模型进行了ANSYS有限元分析,并据板中最大应力和弯沉回归出板角和板边的计算公式.将沥青加铺混凝土复合板按抗弯刚度等效原理换算为单层板,然后把单层板的表面应力在复合板中进行二次分配,可求得混凝土板的最大弯沉和最大拉应力,算例证明回归公式与有限元结果吻合良好.     

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.     

考虑板角脱空的公路隧道水泥路面设计方法

建立了公路隧道水泥混凝土路面结构在板角脱空下的三维有限元分析模型,计算了各种因素水平下的板角顶面拉应力和板底拉应力,并利用多元非线性回归技术得出了高强度基岩下的应力计算公式.基于此,提出以板底拉应力和板角顶面拉应力为控制指标的隧道水泥混凝土路面的设计方法,并通过实例进行了计算,对公路隧道工程设计人员进行路面结构设计时具有实际的参考价值.     

声振法判定水泥混凝土路面脱空的试验研究

针对水泥混凝土路面板底脱空,利用加速度传感器采集处于不同状态(板角脱空、板角非脱空)和不同厚度的混凝土板数据,通过频谱分析得出:厚度为20 cm、18cm的脱空混凝土板,试验点布置在板角区域时,最大振幅对应的频率为200～400 Hz,试验点布置在非脱空区域时,最大振幅对应的频率在500～700Hz;厚度为20 cm、...     

弹性地基上有限尺寸复合路面板受力分析

目的 为求解混凝土路面上覆沥青层复合结构路面板角弯沉和最大应力.方法 采用弹性地基上的多层薄板理论,忽略了沥青面层在接缝处水平连续性对路面承载力的影响.通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法 .应用该方法 对均布圆形荷载作用下双层地基上的沥青一混凝土复合路面进行了分析.结果 采用地基反力和位移函数方程求解有沥青上面层混凝土路面板角最大应力和弯沉,其混凝土板角最大弯沉值及最大拉应力与ANSYS有限元分析结果 基本一致.能够获得较为满意的结果 .结论 自重对板角应力基本没有影响,对弯沉及位移函数曲线形状影响很小.可忽略不计.     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计方法研究

设置沥青加铺层是旧水泥混凝土路面补强改建最常用的有效措施之一.本文通过理论分析,探讨了旧水泥混凝土路面沥青加铺层的板缝弯沉差与接缝处剪应力的实用计算方法.根据路面破坏现象,提出了以板底弯拉应力、板缝弯沉差及接缝处沥青层剪应力的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计指标,给出了设置半刚性补强层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法和设置级配碎石裂缝缓解层沥青加铺层的结构形式.并给出了适用条件、设计参数的确定与厚度的计算方法.     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计方法研究

设置沥青加铺层是旧水泥混凝土路面补强改建最常用的有效措施之一.本文通过理论分析,探讨了旧水泥混凝土路面沥青加铺层的板缝弯沉差与接缝处剪应力的实用计算方法.根据路面破坏现象,提出了以板底弯拉应力、板缝弯沉差及接缝处沥青层剪应力的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计指标,给出了设置半刚性补强层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法和设置级配碎石裂缝缓解层沥青加铺层的结构形式.并给出了适用条件、设计参数的确定与厚度的计算方法.     

弹性地基上混凝土板动力响应试验及数值分析

为探讨弹性地基上混凝土板的动力响应,开展室内模型试验和数值模拟分析.在模型箱内填实土体,上置预制混凝土板,采用橡胶头的力锤作为加载设备,研究混凝土板的运动过程、脱空状况以及弯沉盆形状等,并辅以数值验证.结果表明:板角加载时位移幅值最大,板中加载时位移幅值最小;不脱空情况下,在板对称轴一端加载时,加载点向下位移最大,对称轴另一侧向上位移最大;在小变形和接触良好前提下,功的互等定理完全适用;在板边中点敲击,弯沉盆边界在板中附近,而在板角敲击时弯沉盆边界靠近板对角线;脱空区附近的位移等值线密度增加、曲率变大.可根据弯沉盆形状或相关点处位移值判别板的脱空状况,以及通过数值结果拟合试验数据法来确定地基的弹性模量.     

沥青加铺水泥混凝土路面板角施荷受力分析

为研究沥青加铺水泥混凝土复合路面在板角作用荷载时的结构计算方法,采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了有限尺寸多层复合路面的计算模型,通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法.分析结果表明:若取距板角槡2a+1.5he位置的混凝土板表面应力为位移函数计算控制应力,则该应力与有限元分析的最大应力吻合较好(相差不到5%);而沥青面层应力前者小于后者,最大相差40%.位移函数计算与有限元分析结果的板角弯沉最大相差9%.合理假定地基反力函数和路面板位移挠曲函数可以得出分离式和结合式复合路面板角作用荷载时的最大弯沉及各结构层的控制应力.     

水泥混凝土路面沥青加铺结构行为特性分析

通过资料收集、现场调查福建省各地公路和城市道路的“白改黑”工程现状,总结水泥混凝土路面沥青加铺结构的病害类型、特征、原因,得出水泥混凝土路面沥青加铺工程病害主要包括：反射裂缝、推移、车辙、沉陷及其引起纵向裂缝、网裂、坑槽和磨光。反射裂缝、推移是“白改黑”结构主要的破坏模式。旧板接缝、裂缝两侧弯沉差过大、结构设计不舍理是病害的诱发因素,重载、车辆行驶状态等其他因素加快病害的发生和发展。“白改黑”结构存在反射裂缝是不可避免的固有特性,应控制水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的设计施工与材料的敏感因素,减少旧水泥混凝土板裂缝、接缝的弯沉差,合理设计加铺层厚度,控制粘层油喷洒质量,改善加铺层抗车辙、提高抗剪强度和抗水损害性能。     

疲劳荷载下沥青加铺层抗反射裂缝试验研究

利用MTS材料试验系统，进行旧水泥混凝土路面沥青加铺层弯拉型和剪切型反射裂缝的疲劳试验，评价了5种沥青加铺层结构抵抗反射裂缝的能力。结果表明，对于弯拉型疲劳试验和剪切型疲劳试验，普通沥青混凝土下面铺设STRATA应力吸收层、玻璃纤维格栅2种结构都具有良好的抗反射裂缝的能力，而在水泥混凝土面板上直接加铺沥青混凝土类结构的效果最差。     

板角脱空条件下悬臂板模型的有限差分分析

分析比较了板角脱空条件下传统计算方法和有限差分法的优劣和计算结果之间的差异.传统的计算方法假设脱空面板为一等截面的悬臂板,在计算脱空部位有多个轮载作用的情况下,未考虑荷载偏心对板中应力的影响;利用有限差分法则能克服这个缺陷,并能方便地计算出整个板体不同部位的应力和位移分布.计算结果表明,假定脱空路面板为悬臂板时,无论是由传统方法还是有限差分法,在任何交通等级作用下,路面板均会产生破坏;由有限差分法计算得出的荷载疲劳应力和弯沉均大于利用传统公式的计算结果,在路基路面的设计中应增大安全系数.     

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.     

路基刚度对冲击碾压混凝土路面动力破碎效果的影响

目的揭示路基刚度对冲击碾压混凝土路面动力破碎效果的影响规律．方法基于动力弹塑性有限元分析方法,建立了冲击碾压改建三维动力有限元分析模型,针对不同路基刚度对四楞冲击压路机冲击碾压混凝土路面动力破碎效果的影响进行了系统研究．结果随着路基刚度的增大,板的瞬时竖直变形最大值减小;纵向拉应力有减小的趋势,而相应的纵向压应力逐渐增大;横向拉应力变化也有相同的趋势;路基刚度较小时,路面板横向的拉应力大于纵向的拉应力,而随着路基刚度的增大,纵向拉应力增大幅度大于横向拉应力的增长幅度,最后纵向拉应力大于横向拉应力．随着路基刚度的增大,路面板底的纵横塑性应变最大值相应减小,纵向塑性区分布范围逐渐增大并向板中集中,而横向塑性区分布范围逐渐减小。且由原来的纵向分布变为横向分布．结论路基刚度对于冲击碾压改建破碎路面的效果和性状有较大影响,路基刚度越大路面越难以破碎,断裂方向由纵向逐渐转为横向,针对不同刚度路基建议根据破碎效果选择对应的施工路线．     

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。