基于ANSYS的水泥路面板底脱空力学模拟分析

针对板底脱空极易导致水泥混凝土路面板的断裂和破碎,并严重影响水泥混凝土路面板使用性能和疲劳寿命的情况,以烟台-威海高速路试验段为依托工程,将水泥路面板和板底脱空部分作为统一的力学分析体系,采用三维有限元软件对存在板底脱空的水泥路面结构进行了模拟,并对温度和轴载耦合作用下路面板的等效应力、最大剪应力及弯沉进行了计算,分析了不同降温幅度对路面板力学状态的影响,研究了存在板底脱空的水泥路面板的力学特性和弯沉变化规律。     

机场道面脱空范围定量分析模型研究

为定量评价机场水泥混凝土道面板板下脱空程度,结合机场水泥混凝土道面结构及弯沉测试的实际,通过采用有限元方法分析了板底脱空范围随板边/板中及板角/板中弯沉比、接缝弯沉比传递系数、地基板相对刚度半径的变化规律,得到水泥混凝土道面板底脱空范围的定量分析模型,在此基础上提出基于现有机场道面弯沉测试的板底脱空范围定量评估方法及流程.分析表明弯沉比不仅与板底脱空尺寸有关,还受到接缝传荷能力、地基板相对刚度半径的影响,不能仅通过弯沉比一个参数判断板底脱空.     

水泥混凝土路面板脱空的弯沉值影响因素分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了路面板脱空的三维有限元模型,通过与试验数据的比较,证实了该模型的合理性。在此基础上,分析了脱空尺寸、脱空高度、脱空形状以及脱空面积对脱空路面板弯沉值的影响。分析表明,脱空水泥混凝土路面板的最大弯沉值出现在板角;随着板底脱空尺寸和脱空面积的增大,路面板的最大弯沉值亦逐渐增加;脱空高度以及脱空面积相等时脱空区域形状对弯沉值的影响很小。     

斜向预应力混凝土铺面振动特性

预应力影响下斜向预应力混凝土铺面的振动特性，并揭示预应力水平与振动特性的关系，首先开展足尺模型试验，通过分级张拉模拟不同预应力水平，并利用加速度计采集足尺模型振动数据，依托快速傅里叶变换捕获各预应力水平对应的振动特性，从而揭示预应力对斜向预应力混凝土铺面振动特性的影响。其次，利用ABAQUS软件建立斜向预应力混凝土铺面数值模型，通过等效荷载法模拟预应力作用，采集不同预应力水平下数值模型的加速度响应，并通过数值模拟拓展试验工况，开展参数（模量、密度、摩擦因数等）敏感性分析，进一步研究斜向预应力铺面振动特性及其变化规律。研究结果表明：预应力对振动主频影响较小，以主频为指标的传统方法在斜向预应力混凝土铺面振动分析中具有局限性，难以体现预应力影响下振动频谱的整体变化；预应力水平会显著影响50~150 Hz频段的振动频谱分布，随着预应力增大，50~150 Hz频段频谱曲线向高频呈现明显偏移，该频段权重频率变化量与预应力变化幅度具有显著的相关性；该规律在不同材料、摩擦因数等参数组合下具有一定普适性，进一步佐证预应力水平对权重频率具有显著影响，因此，建议采用权重频率作为指标以观测频谱分布的变化，从而分析预应力对斜向预应力混凝土铺面振动特性的影响。     

基于复合路面板底脱空对路面弯沉影响分析研究

板底脱空是水泥混凝土路面及复合路面最典型的病害类型，对于板底脱空的检测评价，一直是路面维修养护工程面临的难题，由于复合路面铺设沥青混凝土表面功能层，而沥青混凝土是一种受温度影响的黏弹性材料，因此，复合路面结构弯沉在沥青层厚度和温度等因素的影响下，其脱空判断更具复杂性。运用有限元分析方法对不同因素影响下板底脱空引起的弯沉变化进行分析研究，总结弯沉变化规律，为复合路面板底脱空标准的制定提供理论依据。     

基于单点弯沉值的水泥路面脱空判定影响因素分析

针对单点弯沉值判定水泥路面板底脱空中存在的问题,采用ABAQUS有限元软件建立了典型路面结构不同脱空深度和不同脱空尺寸三维模型,分别在考虑温度场和不考虑温度场两种情况下施加5t荷载,模拟分析了不同脱空深度、尺寸和环境温度对单点弯沉值进行脱空判定的影响程度,并进行了现场试验验证,总结了单点弯沉值脱空检测的适用范围,用来指导水泥混凝土路面的板底脱空检测。     

水泥混凝土路面板底脱空的弯沉判据研究

根据试验路几种脱空检测方法的结果,研究了水泥混凝土路面板脱空的弯沉判据,提出了以一定保证率下板角弯沉值与板角弯沉差作为路面板板角脱空的弯沉判据,为施工单位提供了一种简单实用的方法识别脱空板。     

基于同板弯沉差的板底脱空判定方法

针对同一路面板的板中、板边、板角之间弯沉差与板底脱空的关系在规范中并未有明确说明,且国内外研究也较少的情况,以烟台～威海高速路试验段为依托工程,对板底脱空的弯沉评价指标进行了理论计算。采用贝克曼梁弯沉仪(BB)和落锤式弯沉仪(FWD)对比测量,并计算同板板中与板边中点、板角弯沉差,在此基础上,经统计分析方法确定了静动弯沉值判定脱空的评定标准。试验路的钻芯结果表明,基于同板弯沉差的板底脱空判定方法具有较高的可信度。     

声振法检测水泥混凝土路面板纵缝脱空试验与数值仿真分析

为了研究声振法检测水泥混凝土路面板纵缝脱空动力响应,针对水泥混凝土路面板纵缝脱空,采用室内缩尺试验和数值仿真结合的方法,通过传感器采集和分析室内试验中水泥混凝土路面板的应变和振动加速度。同时,结合试验情况建立水泥混凝土路面板纵缝脱空有限元模型,对路面板进行数值仿真分析,并与试验解进行了对比。结果表明:随着水泥混凝土路面板纵缝脱空面积的增大,路面板最大振幅对应的频率逐渐降低,振动时间逐渐延长,板的振动加速度和应变逐渐增大,其中板底应变大于板顶应变,且不同落锤高度也对试验结果有一定影响;纵缝脱空水泥混凝土路面板的最大振动加速度、应变和振动时间明显大于非脱空水泥混凝土路面板,而最大振幅对应的频率小于非脱空路面板;纵缝脱空试验解与数值解对比表明数值解是可行的,二者可以互相验证。     

基于傅立叶变换和奇异值分解的路面脱空判定

声振法检测水泥混凝土路面脱空所采集的是声振信号,可用频谱图分析,采用奇异值分解可有效地提取特征矢量,并将特征矢量送入神经网络进行模式识别。分析结果表明,能在车辆噪声干扰下有效地识别水泥混凝土路面板下地基的脱空情况,为检测路面板下地基脱空的方法提供了理论依据。     

基于分布式光纤的混凝土路面振动场感知与解析

感知并解析路面振动可为智能车路系统提供健康诊断、定位循迹、风险预警等多功能服务，有效驱动路面智能化。通过优化分布式光纤器件设计与阵列布设，研发了水泥混凝土路面振动分布式感知系统；利用短时能量分析、功率谱分析等构建了振动时间-空间特征、频域-空间特征的场式表达方法；基于短时能量时空场、功率谱频空场，提出了水泥混凝土路面振动时空响应特征、全局频域特征的变维度解析方法；并于同济大学足尺试验场进行实测验证。结果表明：①荷载位置显著影响短时能量时空场，短时能量峰值坐标能灵敏地反映荷载位置变化，且相比线形光缆，由光纤环阵列组成的感知系统具有更高的空间分辨率(0.35 m)；②相同荷载激振下，振动分布式感知系统与商用高精度加速度计测试结果相近(频峰识别误差小于1 Hz，空间振型置信度大于0.9)，且在多点重复测试下具有较高稳定性；③面板模量显著影响功率谱频空场，模量越大前4阶频率越大，且增幅随阶次增高而愈发显著，该实测现象与理论分析吻合，且在6块板内测得相同趋势。该振动分布式感知系统能够准确、稳定地感知路面振动场时间、空间、频域信息；振动场变维度解析方法能够有效、可靠地解析时空响应特征、全局频域特征。     

水泥混凝土路面板下脱空对使用寿命的影响分析

通过对多处水泥混凝土路面板下脱空形态的试验研究,获得脱空区的形态分布规律,并据此对不同车辆荷载作用下板体内应力变化进行解析求解和使用寿命计算。结果表明,水泥混凝土路面板下脱空、超载车辆和重载车辆是造成水泥混凝土路面板早期断裂的重要因素。     

沥青路面损坏模式识别技术研究

结合我国公路养护管理需要,研究了路面图像处理和损坏模式识别技术,提出了沥青路面损坏模式识别方法,解决了多种损坏类型并存图像的损坏模式识别关键技术.方法的基本思路是:依次分析、诊断坑槽、龟裂、块裂、纵裂和横裂等损坏,然后确定各类损坏的区域、量化损坏面积和长度,计算路面损坏率.实例验证表明,文章所介绍的路面损坏模式识别软件能有效地识别路面的坑槽、龟裂、不规则裂缝、纵裂和横裂,识别率达到95%以上.     

FWD荷载作用下刚性路面弯沉的动力响应分析

对于Kelvin地基上的混凝土板,利用有限元软件ANSYS,建立了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下刚性路面的瞬态动力分析模型.通过改变地基阻尼系数和混凝土面板材料阻尼系数,研究路表弯沉的动力响应特征.探计了在不同的荷载频率作用下,路面弯沉峰值的变化规律,得出了刚性路面结构的临界频率.结果表明,阻尼系数越大,弯沉的峰值越小,而且路面阻尼较路基阻尼对弯沉峰值延迟效应更为明显;当加载频率高于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐减小;当加载频率低于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐增大,最后趋近于静力荷载作用下的弯沉值.     

混凝土路面板下脱空识别的瞬态冲击响应法研究

在总结当前混凝土路面板脱空检测方法的基础上,提出了用于脱空识别的瞬态冲击响应法。通过脱空路面板的模型试验具体阐述了该方法在脱空识别中的使用,结合测点振幅的三次样条拟合曲线提出了脱空边界的"零斜率"判别法。试验结果表明实际的脱空边界是一个模糊的区域,而采用"零斜率"判别法得到的脱空区域略偏于保守。最后通过在实际混凝土路面上进行的测试验证了瞬态冲击响应法的可行性。该方法同时也为今后的细化研究和相关测试仪器的开发打下了基础。     

冲击压实破碎旧水泥混凝土路面引起的环境振动特性研究

结合对316国道福州段旧水泥混凝土路面冲击压实改建工程中环境振动的现场监测,探讨分析了冲击压实破碎旧水泥混凝土路面施工动荷载对周围环境振动影响的特点和规律,并通过进一步对振动量的频谱分析,分析了冲击压实引起的地面振动的频谱特征,最后基于以上研究,探讨了冲击压实引起的环境振动对建筑物的影响和防护,为冲击压实处理旧水泥混凝土路面技术的安全应用提供了技术参考。     

基于FWD检测结果旧路地基脱空状况的模糊评定

总结了利用FWD检测旧路基层脱空的方法,分析其各自的优缺点。在此基础上优化评价方法,引入模糊思想,提出一种新的地基脱空评价方法—模糊评定法,详细介绍模糊评定模型的建立方法和过程,并结合G325国道粤境开平段路面大修改善工程,探讨利用FWD检测结果现场模糊评定旧混凝土路面地基的脱空状态。工程实践表明,该方法取得了很好的实用效果,有效地指导了路面大修施工。     

水泥砼路面脱空检测与灌浆治理

随着交通事业的发展,公路路面的病害也逐渐暴露出来。主要针对混凝土路面下出现的板底脱空,提出了采用车载弯沉仪与探地雷达相结合的方法,探测板底脱空部位及板底路基病害,并对混凝土路面板底脱空灌浆处理后的效果进行评价。     

水泥压浆治理水泥路面病害的应用

采用水泥压浆技术治理水泥路面唧泥、脱空、错台等病害，可提高水泥路面的整体稳定性和使用寿命。通过实践，阐述了水泥压浆的机理、施工方法，并证明水泥压浆技术经济可行。