钢纤维混凝土路面接缝传荷性能衰减规律的试验研究

为研究不同因素对钢纤维混凝土(SFRC)路面接缝传荷性能衰减规律的影响,进行了20个不同传力杆长度、直径、混凝土板厚度及钢纤维掺量的路面板试件疲劳试验.简单介绍了试验的方案设计,包括原料选择、因素水平选取、试件制作和加载方案确定等.结果表明:掺加钢纤维能够有效提高路面板接缝的传荷性能,降低传荷系数衰减速率;不同因素下的SFRC试件接缝传荷系数衰减曲线特征相似,分为快速衰减和平稳下降两个阶段,当钢纤维体积掺量≤0.6%时曲线表现为三阶段衰退;传力杆直径、长度及钢纤维掺量的增加均能提高接缝传荷性能,但提高幅度十分有限,其中钢纤维掺量影响最大;接缝传荷系数衰退速率随钢纤维掺量的增加而减小,与传力杆直径、长度及混凝土板厚度因素无关;试验条件下,荷载作用100万次后的SFRC试件传荷系数仍保持在90%以上,具有优良的传荷能力.试验结果为SFRC路面结构设计提供了参考.     

填缝料在水泥混凝土路面工程中的应用研究

结合水泥混凝土路面工程,讨论胀缝填缝材料、缩缝填缝材料和纵缝填缝材料在混凝土路面接缝中的使用效果,实例证明只要充分认识和利用混凝土路面填缝材料的作用和性能,因地制宜地精心设计和精心施工,就能解决水泥混凝土路面接缝密封不好的问题,提高水泥混凝土路面的使用品质．     

旧水泥混凝土路面路况评价与沥青加铺层设计

结合湖北省某三级路改造的工程实践,采用最新《公路水泥混凝土路面设计规范》所述方法,对旧水泥混凝土路面进行了路面损坏状况调查评定、接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定和路面结构参数调查等.并针对不同路况,提出了相应的沥青层加铺改造方案.     

混凝土接缝传荷能力与方法分析

混凝土接缝传递荷载性能的好坏直接决定接缝的使用性能,通过分析接缝的各种传荷方法,进而选择挠度比值方法为最佳传荷方法,这种传荷方法不仅可以明显减少接缝处的变形,而且可以防止混凝土路面断裂破坏的发生。     

板底脱空对水泥混凝土路面板动力响应分析

为了分析板底脱空对水泥混凝土路面板的动力响应,基于流固耦合原理建立了考虑板与板相互作用的9块水泥混凝土路面板脱空有限元模型,分析在行车荷载作用下,车辆参数(均布质量、作用面积和运动速度)、路面板参数(路面板厚度、纵横缝分布钢筋等)以及板下地基脱空(不同脱空面积、不同位置以及脱空处不同含水量)对路面结构作用力的影响;探讨了接缝处布设钢筋的9块板水泥混凝土路面结构的动态弯沉、最大弯拉应力和水压力的变化规律.结果表明:无论脱空与否板角隅处脱空区域水泥混凝土路面板顶的表面弯沉、弯拉应力明显大于纵缝脱空区域;弯沉和弯拉应力随着脱空面积的增大而增大;脱空区域不同含水量对板弯沉和弯拉应力影响不大.随着脱空面积的增大,基层脱空区域底面受水压力呈线性增长的趋势,其中板角隅处脱空区域水压力明显大于纵缝脱空区域.     

重载交通水泥路面传力杆设计的力学分析和建议

建立了Winkler地基上的双层结构模型,分析了传力杆几何尺寸、空间位置、与混凝土结合状况及布设方式对接缝传荷能力、传力杆内力和面层底部最大应力的影响。结果表明,增加传力杆直径和长度不能有效提高传荷能力;弯沉传荷系数随传力杆竖直偏角的增大线性减小,随传力杆支撑模量的增大呈指数增大,随松动量的增大呈二次曲线下降;传力杆数量相同时,布设在轮迹带上与沿横缝均匀布设的传荷能力相近,达到一定数量后传荷能力不再因布设位置、层数明显变化。     

公路隧道复合式路面结构的力学性能研究

建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型,对单轴双轮轴载作用下的隧道复合式路面结构接缝处沥青混凝土内部和界面处应力进行了分析比较,确定偏载为最不利加载位置,提炼出关键的设计指标：纵缝边缘加载位中心对应的沥青层底水平拉应力和接缝处沥青层顶面竖向剪应力。通过对不同沥青层厚度、不同弹簧刚度以及不同基岩模量和基层模量下沥青层应力曲线响应进行探讨分析,确定出接缝具有较好的传荷能力,可以有效降低沥青层的厚度,设置模量较高的基层,有利于降低对接缝传荷能力的依赖。     

温度-荷载作用下新旧混凝土道面接缝力学性能

为研究新旧混凝土道面接缝处温度-荷载对机场道面板间力学性能的影响,基于Winkler地基模型,采用有限元方法建立了道面结构温度场计算模型.同时对华东地区某机场道面进行了重型落锤式弯沉测试,通过对比分析新旧道面板上不同位置处的弯沉、脱空判定值及传荷系数的变化规律,验证了计算模型的可靠性,进一步分析板底拉应力作用机理.结果表明：现场测试弯沉值考虑温度的影响,以保证对新旧道面板的板底脱空判定值和接缝传荷能力评价结果的可靠性;新旧道面间接缝的传荷系数与温度呈较好的二次曲线关系;随温度升高,在荷载作用下板底集中应力无法有效地释放,新道面的板底拉应力明显增大;提高道面板弹性模量可增强接缝处新旧道面板间应力扩散传递,但也会增大板底拉应力,易导致道面板沿板底向板顶开裂破坏.     

一种评定接缝传荷能力的新方法

应力比与挠度比都能表征水泥混凝土的接缝传荷能力,但在实际工程中受到相应的约束,很难建立对应关系,而检测弯沉盆进行模量反算,以板边与板中的模量之比来评定接缝传荷能力,相比之下更行之有效.     

基于温度场的长公路隧道内水泥混凝土路面横缝间距的确定

针对长公路隧道内外路面工作温度环境的差异,研究长公路隧道内水泥混凝土路面的合理横缝间距.采用有限元方法分析了水泥混凝土路面横缝间距分别为4m、8m、12m和16m时,不同面层板厚度、不同轴载、不同基层厚度、不同基层模量和不同基岩模量对水泥混凝土路面板底最大弯拉应力和位移的变化规律,以及不同横缝间距下水泥混凝土路面温度应力变化状况,表明长公路隧道内水泥混凝土板长变化对水泥混凝土板的温度应力影响较小,验证了进入长隧道73 m后水泥混凝土面层横向接缝间距增大至8～12m的可行性.分析结果对长公路隧道内水泥混凝土路面设计和材料选择提供了理论基础.     

一种新型混凝土路面的有限元分析

根据弹性半无限地基上弹性薄板力学模型理论,结合三维有限元法,采用典型的水泥混凝土路面结构,利用大型通用有限元分析软件AN SY S的接触非线性模块,对一种新型的企口板路面进行了模拟仿真,并计算分析了几种材料参数对路面力学性能的影响,企口板接缝之间的传荷能力,为今后的水泥混凝土路面结构分析提供参考.     

重载交通下水泥砼路面力学机理的影响分析

以水泥砼路面结构与重载交通特性为研究实体,结合南方省份高温的区域性特点,轴载偏重,轴载次数多,接地压强大,采用三维有限元程序对最不利荷载位置的水泥砼路面的动力特性进行了模拟,得到板厚、基层厚度与模量、地基刚度、接缝等重要参数对水泥砼路面结构力学行为的变化规律,为水泥混凝土路面结构设计、路面结构在重载作用下的力学响应提供了理论依据和参考。     

刚性路面接缝效能分析中一个重要公式的适用范围

对水泥混凝土路面接缝传力模型与传荷效能分析方法作了综述。对传荷研究与实测中经常使用的重要公式：δＬ＋δＵ＝δＥ作了理论推导,明确了其适用范围及使用条件。以一维梁为例,对所推导的公式作了初步计算,计算结果表明,该公式对两种传力模型均可使用。同时指出公式的使用不受荷载形式与地基模型的影响。本文为上述公式在路面工程领域的应用提供了坚实的理论基础。     

动态疲劳荷载对路面砼不同部位抗渗性影响

针对路面水泥混凝土在动态疲劳荷载作用下不同部位的抗渗性能劣化规律展开研究。选取高(80%)、中(50%)、低(30%)3个应力水平,1h、2h、3h、4h4个作用时间,利用RCM法测定氯离子扩散系数,深入分析了动态疲劳荷载作用下路面混凝土抗渗耐久性劣化机理。研究发现在疲劳荷载作用下,受压部位路面混凝土的抗渗性劣化存在三阶段劣化的机制,即压密阶段、发展阶段和过压阶段;受拉部位路面混凝土的抗渗性劣化存在三阶段变化的过程,即初期发展阶段和稳定阶段及快速增长阶段;在不同应力水平的动态疲劳荷载作用下,受压部位路面混凝土在最佳密实状态下,其抗渗性能较初始提高值为30%~40%。     

某改建公路水泥路面板荷载应力与数值研究

利用ABAQUS对某改建公路的路面结构方案A和方案B进行研究,建立具有完整路面宽度的三维有限元模型,水泥路面接缝采用弹簧单元进行模拟,以便划分出不同大小尺寸的水泥混凝土板.然后载入标准轴载、超载20%、超载40%、超载60%时荷载,计算在均质稳定路基情况下水泥混凝土板的拉应力以及弯沉变化,分析A、B两个方案路面结构的优劣.     

层布式钢纤维混凝土路面的有限元分析

以弹性半空间地基板理论为基础，建立了层布式钢纤维混凝土路面结构的有限元计算模型。分别分析了层布式钢纤维混凝土路面在标准轴载作用下的荷栽应力和处于公路自然区划Ⅲ的最大温度梯度下的温度应力。总结出不同横向缩缝间距、不同板厚及不同的交通等级对荷载应力和温度应力的影响，分析结果可供层布式钢纤维混凝土路面设计参考。     

水泥混凝土路面板开裂原因及设计建议

针对重庆地区普遍存在的水泥混凝土路面板开裂现象,分析了荷载、温度、路面板板长、板胀缝等因素对路面板开裂的影响,提出了相应的设计建议。     

斜向连续布筋横向预应力路面的温缩问题

目的 为解决传统水泥混凝土路面中因热胀冷缩导致的各种横缝问题.方法 应用Abaqus有限元软件建立不同配筋形式的无缝路面板,模拟在温降作用下路面板的受力及变形情况,并进行对比分析.结果 斜向布筋横向预应力水泥混凝土路面可以利用斜向钢筋的变形转换能力,通过横向施加预应力即可以使水泥路面沿纵向也产生预应力,进而有效抵消沿行车方向产生的温缩应力.当对斜向配筋路面板施加适当的横向预应力后,即使路面板受50℃的温降作用,板中都不会出现温缩应力.结论 斜向连续布筋横向预应力技术可为无横缝水泥混凝土路面的可行性研究提供相应理论支撑.     

接缝传力杆对重载水泥混凝土路面影响研究

针对重载交通对水泥混凝土路面的破坏,在水泥混凝土面板间设置传力杆,利用有限元软件分析接缝传力杆对水泥混凝土路面的应力和位移的影响。结果表明:设置传力杆可以有效减少受力面板的应力和位移变形,同时,将受力面板所承受的应力和位移变形传递给相邻的不受力面板,使水泥混凝土路面的受力和位移变形更加均匀,提高重载水泥混凝土路面的使用寿命。     

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.