贫水泥混凝土基层刚性路面合理结构研究

为了研究贫水泥混凝土基层的水泥混凝土路面合理结构,建立了3种不同路面结构的有限元模型,计算了车辆荷载在临界荷位作用下的长边边缘拉应力和应变分布情况,同时对贫水泥混凝土模量和层间接触条件对拉应力的影响进行了分析。研究结果表明:(1)直接在贫水泥混凝土基层下设置级配碎石或者其他低模量底基层/垫层,会引起贫水泥混凝土基层和面层层底产生过大的拉应力,使得路面出现过早破坏;(2)在面层和贫水泥混凝土基层之间铺设沥青混凝土功能层后,也会导致面层层底拉应力和拉应变增加,但会减轻路面板温缩应力;(3)增加贫水泥混凝土基层模量可以提高基层分担车辆荷载的作用;(4)水泥混凝土面板和基层之间接触条件对于面板板底拉应力有较大影响。     

机场复合道面受多轮荷载作用的力学特性分析

建立机场水泥混凝土道面结构加铺沥青层前后的两种三维有限元模型。在A380-800F和B737-800两种通用机型轮载作用下,考虑多轮荷载的影响,分析道面结构的力学特性:包括道面表面弯沉、沥青层底及水泥混凝土层底拉应力、土基顶面压应变。结果表明:3个力学量的分布规律与轮载的布置位置相关,且受到多轮荷载效应的影响;加铺沥青层后改善了道面结构的受力状况,加铺层设计时可将沥青层底及水泥混凝土层底拉应力作为设计控制指标。     

沥青基隔离层对机场道面疲劳寿命影响评价

文中从道面疲劳寿命角度评价了沥青基隔离层在水泥道面中的结构效应,提出考虑板底脱空的分段式道面寿命计算方法,对设置沥青基隔离层对水泥道面使用寿命的影响进行计算分析。研究证实设置沥青基隔离层能够有效提高道面的使用寿命,脱空发生的越早,设置沥青基隔离层越能够有效避免水泥道面过早疲劳开裂。若无脱空,隔离层实际上增大板中的弯拉应力,但是考虑到板块中产生脱空的必然性,使用隔离层仍然是十分必要的。     

功能层水泥混凝土路面在多轴车辆作用下的拉应力特征

为分析多轴车辆荷载作用下功能层水泥混凝土路面的力学响应,建立了Winkler地基上的双层板模型,选取基-面层层间分离阶段的层间参数,比较了单轴双轮组、双轴双轮组车辆荷载以及温度荷载作用下沥青混凝土功能层设置与否对水稳基层水泥混凝土路面面层、基层层底拉应力的影响。结果表明:功能层的增设可有效降低面层层底拉应力,并对缓解基层层底拉应力有一定效果;功能层增设后,面层板中、板边的层底拉应力下降,板角处上升,但整板的最大层底拉应力明显下降;多轴车辆作用下功能层可促使面层层底拉应力分布趋于均匀,双轴双轮组下的层底最大拉应力反而低于单轴双轮组。     

机场复合式道面力学响应敏感性分析

为了研究不同边界条件对飞机轮载作用下机场复合式道面力学响应的影响,基于三维有限元模型,考虑临界荷位到水泥混凝土板接缝的传荷能力,获取了不同起落架构型的3种飞机(B737-300,B767-300ER和B777-300ER)轮载作用下复合式道面各层的力学响应,并对不同层间结合系数、不同沥青加铺层厚度、不同水泥板厚度及有无制动力下复合式道面的力学响应做了对比分析。结果表明:多轴起落架荷载下的力学响应呈多应力峰值,力学响应随轮轴数增加显著增大且呈现出叠加效应;随着层间结合系数的减小,沥青加铺层表面应力峰值和沥青加铺层层底应力峰值均增大,水泥板底拉应力峰值减小,机型越大,力学响应对层间结合系数的敏感性就越强;随着沥青加铺层厚度的增加,沥青加铺层层底拉应力峰值逐渐增大,板底部拉应力峰值均匀减小;沥青加铺层层底应力峰值随着水泥板厚度的增加而减小;水泥板厚度在25～35 cm时,水泥板底应力峰值随厚度增加而减小,厚度在35～40 cm时,板底应力峰值随厚度增加反而增大;飞机制动过程中,沥青加铺层表面的纵向压应力增加显著,解释了跑道两端车辙比较严重的现象;沥青加铺层层底,在起落架前方表现为压应力,在起落架后方表现为拉应力,拉应力峰值沿着飞机运动方向呈阶梯形减小,除单轴双轮的B777-300外,其他机型作用下沥青加铺层层底拉应力增加显著,很好地解释了跑道两端滑移裂缝、疲劳裂缝严重的现象。     

钢混组合梁负弯矩区混凝土面板的应变收缩分析

设计室内模型试验,测试在不同荷载作用下混凝土板的应变,并采用收缩预测模型对混凝土板的平均收缩应变进行理论计算,同时结合有限元仿真手段,研究混凝土面板不同成型阶段产生的收缩应变对拉应力影响。结果表明:混凝土板各断面处的测点应变随着荷载增加呈非线性增长,混凝土试件临界荷载宜为120~140 k N,施加的荷载大于临界荷载时,各测点应变迅速增大,截面3和截面5的应变值和应变增长率最大,在混凝土板的裂缝控制中应予以考虑。试件存放的时间越久,平均收缩应变越大。受未收缩层约束和变形不协调的影响,混凝土板由收缩应变引起的最大拉应力不同,成型8、33,136 d后,混凝土板外层X向最大拉应力分别为2、3,2 MPa。     

冲击荷载作用下有隔离层的水泥混凝土路面板动态响应模拟试验研究

选择土工布、橡胶板作为水泥混凝土路面隔离层,通过室内模拟水泥混凝土路面冲击振动试验,借助微地震测试系统,测定了室内不同隔离层混凝土面板与基层板振动特性,初步获得了冲击荷载作用下隔离层对水泥混凝土面板与基层板的振动响应影响规律。振动响应试验结果表明,无隔离层时面层板振动速度峰值最大,其次是一层土工布,橡胶板作隔离层时面层板振动速度峰值最小;无隔离层面层板振动位移峰值最大,其次是两层土工布,橡胶板振动位移峰值最小。基层板在冲击荷载作用下,由于面层和隔离层的阻尼作用,基层振动速度峰值和位移峰值大幅度减小。4种工况下,无隔离层时基层板振动速度峰值和振动位移峰值均最大;按照振动速度峰值和振动位移峰值从大到小排序均为无隔离层、橡胶板、一层土工布、两层土工布。这些研究所获得的不同隔离层水泥混凝土路面板振动特性规律与方法,可为进一步研究隔离层水泥混凝土路面动力响应提供方法与理论参考。     

夹层层位对沥青混凝土路面加铺层的抗开裂性能影响

为探索夹层位置在加筋沥青混凝土加铺层中的抗开裂工作机理,首先分析沥青混凝土加铺层常见开裂形式及其产生机理,然后建立有限元模型,将夹层位置分为5种情况,同时考虑旧路有、无裂缝,研究了夹层位置对夹层上下沥青混凝土加铺层结构荷载内力及温度内力影响的规律.结果表明:在交通荷载作用下,随着格栅位置的上移,格栅之上加铺层的竖向剪应力存在一最小值,在此处对防治TDC开裂最佳,从抗反射裂缝及BUC开裂的角度来看,格栅夹层越靠近加铺层层底越有利;在温度荷载作用下,格栅设于加铺层层底,加铺层层底拉应力、拉应变及竖向剪应力最小,格栅设置与否并不影响格栅之上加铺层的拉应力、拉应变,从抗温度作用下的弯拉反射裂缝及BUC开裂的角度来看,建议将格栅设于加铺层层底.     

水泥混凝土拓宽罩面工程碾压混凝土刚性基层应用研究

针对水泥混凝土路面拓宽罩面结构的受力特征,通过现行设计规范中复合式路面疲劳应力验算、采用有限元对碾压混凝土刚性基层拼接面板板边(纵向板中)位置的拉应力、拉杆受力计算和接缝剪应力的验算.结果表明,尽管随着汽车荷载作用位置不同,沥青罩面层底、混凝土板顶和拉杆的受力有所差异,但均可满足沥青罩面抗剪强度的计算要求.     

重载作用下典型路面结构动态响应数据采集与分析

通过在试验路埋设沥青应变仪、温度场传感器等路面响应监测设备,采集了荷载和环境因素作用下不同路面结构沥青层底动态应变响应,分析了动态应变响应特征和应变响应与路面温度、轴载的关系,比较了不同结构的沥青层底最大应变值,构建了路面结构沥青层底应变响应预估模型,揭示了不同路面结构在重载及温度耦合作用下的沥青层底动态应变响应规律。研究结果表明,随着轴载的增加、路面温度的升高,沥青层底最大拉应变增大;不同路面结构沥青层底应变响应变化与其结构组合、交通荷载及环境因素有关,表现出一定的重载和温度敏感性差异;在对比的结构中,组合式基层结构比永久性路面结构具有更小的沥青层底拉应变,传统半刚性基层结构在重载和较高路面温度下具有较大的沥青层底应变响应。     

水平刹车荷载对半刚性基层沥青道面损坏的影响

水平刹车荷载对沥青面层损坏影响显著,分析其作用机理对于路面结构设计和面层材料设计具有重要意义。利用ABAQUS建立了考虑水平刹车荷载作用下半刚性基层沥青混凝土道面结构响应分析三维有限元模型,并就刹车荷载对沥青层应变的影响进行了分析,得出主要结论如下:水平刹车荷载作用下,随着轮胎-路面阻力系数的增大,沿行驶方向的拉应变显著增大,而且平行于行驶方向平面内的剪应变在各个深度上均表现为逐渐增大的趋势,且越靠近沥青表面所受影响越大。因此,对于频繁刹车作用段,必须考虑水平刹车荷载对表层开裂和失稳型车辙带来的影响。     

创新型混凝土桥面抛丸处理技术

<正>抛丸技术从制造业引入桥面处理的背景水泥混凝土桥面沥青铺装层直接承受行车荷载作用,尤其是车辆制动加速产生的巨大推力将在沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥面的结合面产生很大的剪应力,当剪应力大于层间抗剪应力时,铺装层与水泥混凝土桥面就会脱离,成为滑动界面,使沥青层的层底剪应力和拉应力大幅度增大,尤其是在重载车的作用下,将迅速造成破坏,使桥面沥青混凝土出现推移、拥包等早期病害。     

不同橡胶沥青路面结构静载力学数值分析

为探讨不同结构沥青路面在静载作用下的力学性能,基于ANSYS有限元理论,拟定3种类型橡胶沥青路面结构并建立静力学有限元模型,分别针对沥青层层底拉应变、沥青层剪应力和半刚性基层拉应力进行数值分析。结果表明,3种结构路面在荷载作用下沥青层第一层层底均出现压应变,路面深度增至临近第二层层底时逐渐转变成拉应变;沥青层层底发生拉应变主要是由于沥青层模量和基层类型的影响;3种结构沥青路面层剪应力均随着路面深度的增加呈现先增后减的趋势。     

水泥混凝土路面的隔离封层与缓冲封层设置技术

本文介绍了新修订的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30-2010)版本中的隔离封层与缓冲封层设置技术,它是长寿命水泥混凝土路面整体结构优化的重要内容之一。在水泥混凝土路面板底半刚性基层上设置热沥青石屑或三种薄膜隔离封层;在贫混凝土等基层刚性基层上设置沥青混凝土或油毡局部缓冲封层。期望实现刚性面板的软着陆,从而切实延长水泥混凝土路面的实际使用寿命。     

硬化混凝土浇注面底面强度变异性的室内试验研究

试验研究模拟不同基层类型及底面处理方式对水泥混凝土浇注面底面弯拉强度的影响.结果表明:塑料薄膜隔离层、蜡隔离层、稀浆封层隔离层不利于水泥混凝土浇注面底面弯拉强度的形成,而土工膜隔离层极有利于水泥混凝土浇注面底面弯拉强度的形成;基层表面处于饱和面干状态时对水泥混凝土浇注面底面弯拉强度形成最为有利;对于相同的塑性混凝土,级...     

多轮荷载作用下的沥青道面结构响应敏感性分析

分析飞机多轮荷载作用下沥青道面表面弯沉、土基顶面竖向压应变、面层底面水平应力、基层或底基层底面水平应力对面层、基层或底基层厚度与模量、土基模量变化的敏感性。依托三维有限元平台对敏感性进行分析,选择B-777作为分析机型;以传统柔性类、沥青稳定类和半刚性道面作为分析结构。52种组合的分析结果表明:各力学响应量对土基都具有较高的敏感性,土基模量由30增至60 MPa的影响要大于60增至80 MPa;除传统柔性道面的面层底面水平应力外,底基层厚度对其他各响应量也具有较高的敏感性;层底的水平拉应力主要受上下层模量比影响,随着模量比的增加,上层底面开始出现拉应力,并逐渐增大,所以最大水平拉应力出现在传统柔性道面结构的面层底,沥青稳定基层的层底,以及半刚性基层的底基层底。     

动荷载作用下水泥混凝土路面的有限元分析

基于有限元方法,假设车辆荷载为稳态简谐形式,对水泥混凝土路面结构在动荷载作用下的响应进行了分析。分析过程中以面层层底应力作为参考量,讨论了不同行车速度以及路面结构参数对层底应力的影响。对影响层底应力的参数进行灰色关联分析,得出板厚是影响层底应力的主要因素。     

沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响的有限元分析

采用有限元法,分析了沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响,结果表明,铺装层最大横向拉应变和拉应力均比最大纵向应变及拉应力大很多,且在沥青混凝土上表面出现;纵向最大拉应力要比横向最大拉应力明显小;铺装下层拉应力要比铺装上层拉应力小,横桥向最大拉应力比纵桥向最大拉应力要明显大;在行车荷载作用下,荷位对铺装各层剪应力影响较小。层间最大横向剪应力要比层内的最大剪应力、层间纵向最大剪应力大很多,横隔板支撑作用随着荷位不断向横隔板靠近越来越明显,这为桥面铺装设计规范化的发展积累提供了参考。     

农村公路水泥混凝土路面结构计算与分析

根据调查资料,利用ANSYS有限元软件,对改建的农村公路水泥混凝土路面结构进行了计算分析.结果表明:车辆荷载作用下的路面板底及荷位附近旁边的板顶,处于双向拉伸应力状态;在原有旧砂石路面上设置15 cm厚的水泥稳定砂砾层,铺筑的20 cm厚路面板能较好地满足抗拉要求.在此基础上,分析了路面过早开裂破坏的主要原因,可供农村公路建设及其路面病害防治参考.     

基于沥青混凝土横观各向同性的路面结构分析

基于沥青混凝土(ALC)的横观各向同性,采用通用有限元软件Abaqus,分别考虑水平荷载的作用和沥青混凝土弹性模量随温度变化的特性,数值模拟计算了横观各向同性沥青路面分别在水平、竖直荷载和温度场作用下的关键力学响应。横观各向同性在模型中定义为水平模量与竖直模量之比(n)。研究结果表明:各响应指标均随n发生变化;n减小时,弯沉和沥青层底拉应变指标随着增大。各响应指标也受到水平荷载和温度条件的影响;在水平荷载作用下,弯沉、拉应变均会增大,当n较小时,弯沉增大幅度更为明显;高温条件下的弯沉比低温条件下大,而拉应变在低温条件下比较大。