基于不同拼接方式的旧水泥路面扩建受力分析研究

为研究高速公路旧水泥路面改扩建中不同拼接方式对路面结构的应力影响,以广西柳南高速公路四车道改八车道扩建工程为研究对象,对7种不同的路面拼接方式分别建立有限元模型,分析路面结构层在不同搭接宽度下拉应力及剪应力。研究表明:不同搭接宽度下,老路混凝土板层出现拉应力集中现象;随着搭接宽度增加,新路水泥稳定碎石层最大拉应力、老路二灰稳定碎石、混凝土板层最大剪应力呈上升趋势,其余各结构层最大拉应力、剪应力出现不同程度减少,剪应力变得更为均匀;新旧路面合理的搭接宽度以50 cm左右为宜。     

道路改扩建工程中新老路面拼接受力状态的数值模拟

主要结合实际工程,通过模拟分析手段,利用有限元软件ANSYS,建立典型拼接路面结构的三维模型,结果表明,在设置搭接时,不设搭接路面承受应力要明显大于路面所承受的应力值,并且同时伴随着拼接路面结构的搭接宽度的增加,所产生的最大拉应力的增加程度也随之减小,而整个路面所受到的应力大小就会分布更加均匀;同时也会导致我们的最大剪应力呈现下降的趋势,当搭接的宽度不断增加的时候也会使得我们的最大剪应力的减小幅度变小;在搭接宽度增大到一定程度后,对路面结构内部应力的改善无意义。在拼接路面,不利位置有三个,分别为第二道拼接缝左侧0～50. 5 cm区域、顶层接缝位置左侧0～50. 5 cm区域、顶层接缝位置右侧0～50. 5 cm区域。在设计路面拼接时,在这些不利位置,避免分布重车道轮迹带。     

道路扩建工程中路堤拼接部力学特性研究

道路扩建工程中加宽路堤的填筑将会改变原有路基、路面的应力场和应变场,引起新旧路堤拼接部产生不均匀塑性累积变形和附加应力。文中研究了道路扩建工程中路堤拼接部力学特性。结果表明,道路加宽后路面最大剪应力出现在新旧路堤拼缝旧路侧1m左右的位置,最大横向拉应力出现在路堤中线位置。剪应力相对拉应力较小,应加强拼缝处的抗拉性能。道路加宽宽度越大,对地基和路堤的沉降影响越不利。道路扩建工程须重视拼接部位地基和路堤不均匀沉降及其引发的病害,并采取适当的措施予以解决。     

玻纤格栅对旧水泥路面拓宽拼接的力学影响分析及应用

为研究高速公路旧水泥路面拓宽拼接中,增设玻纤格栅对新旧路面各结构层的力学影响,应用有限元软件建立模型,进行不同工况下的应力对比分析。研究表明:拼接路面搭接处增设玻纤格栅后,有效地提高了路面各结构层的抗拉、抗剪能力;增设格栅使新旧路面结构层应力分布更为均匀,对路面反射裂缝的产生与发展起到很大的抑制作用;玻纤格栅的设置层数为3层、宽度为1.5m时效果最佳。     

道路拓宽中路面拼接台阶尺寸的分析

通过有限元计算分析,研究了新老路面拼接台阶尺寸对拼接结构受力的影响,并提出了适宜的台阶宽度,包括面层台阶的尺寸和基层台阶的尺寸,为实际工程提供指导及借鉴。通过计算分析2种路面结构下,不同面层或基层台阶尺寸时新老路面结构的顶面变形、最大剪应力及层底剪应力,表明设置台阶有效降低了拼接路面结构中的剪应力及新老路面拼接面两侧的不协调变形。在台阶尺寸方面,面层拼接台阶的宽度大于20 cm即可,基层台阶宽度宜为40cm至60 cm。     

沥青路面结构设计及力学计算

利用有限元对四种路面结构的变形、受力特性和位移进行了分析,得出了上面层和中面层模量的改变对竖向压应力变化没有很大的影响,上面层模量的增加可以显著地消减由于荷载作用而产生的水平拉压应力、径向拉压应力和剪应力,最大剪应力峰值随着面层模量的增加而减少且呈现非线性关系的结论。     

级配碎石基层沥青混凝土路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青混凝土路面结构层位功能,就沥青混凝土面层厚度、级配碎石基层厚度和模量3个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青混凝土路面进行非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9 cm时面层剪应力最不利,12 cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30 cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;当增大基层模量时,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

道路陡坡对水泥混凝土路面荷载应力的影响分析

以水泥混凝土路面结构为研究对象,采用三维有限元方法分析不同纵坡条件下路面结构在标准轴载作用下的应力变化。得出了板底弯拉应力、混凝土板最大主拉应力、层间剪应力与道路坡度之间的关系,探讨了水泥混凝土路面在纵坡地段的受力机理,为特殊地段路面结构设计提供参考。     

重载交通对混合式基层沥青路面结构力学响应研究

通过运用ABAQUS有限元软件建立混合式基层沥青路面结构三维模型,针对不同轴载作用下的路面结构力学响应展开模拟分析,得出以下结论:随着轴载的增加,混合式基层沥青路面结构的路表弯沉、层底拉应力、层底压应力以及面层最大剪应力均逐渐增大;在轴载作用下,路面结构的路表弯沉、压应力及沥青面层的拉应力沿路面宽度方向呈"W"型对称分布,基层拉应力则呈倒"U"型对称分布;沥青面层的最大剪应力随着路表深度增加呈先增后减变化,而路面结构的压应力则随之逐渐减小。     

水泥混凝土路面拓宽结构设计的力学分析

针对水泥混凝土路面拓宽结构的受力特征,通过现行设计规范中复合式路面疲劳应力验算、采用有限元对等厚度及变厚度拼接面板板边(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:采用等厚度拼接方案板边纵向拉应力小于变厚度结构,拉杆受拉应力及接缝位置剪应力则大于变厚度拼接方案,但仍可满足沥青罩面抗剪强度的设计要求。     

新旧混凝土梁横向拼接的收缩徐变效应

为分析混凝土收缩徐变对新旧桥梁拼接的影响,在不考虑梁自重的情况下,采用弹性力学求解法分析了新旧梁横向拼接后新梁的收缩徐变效应,推导了拼接后新梁上的纵向拉应力及拼接处的剪力计算公式。以钢筋混凝土简支T型梁桥的拼接为例,比较了新梁在不同混凝土龄期时与旧梁拼接所产生的纵向拉应力和剪应力,同时还对比了不同环境年平均相对湿度对新梁上纵向拉应力和剪应力的影响。计算结果表明:拼接时新梁混凝土龄期和不同环境年平均相对湿度对拼接结构的受力影响较大,新旧梁拼接设计时须采取相应措施以减少混凝土收缩。     

路基回弹模量对沥青路面结构受力的影响

针对不同的路基回弹模量,采用BISAR3.0路面应力计算程序,分析了路表弯沉、面层内剪应力与压应力、基层底拉应力等沥青路面结构受力参数伴随路基回弹模量变化的趋势。分析结果表明:路基回弹模量对路表弯沉和基层底拉应力影响比较大,对面层剪应力和压应力影响较小,较高的路基回弹模量可有效提高路面的结构承载力和疲劳寿命,改善路面使用性能。     

新旧路面拼接中设置应力吸收带的力学特性分析

以石家庄至磁县公路改扩建路面拼接方案为例,采用有限元分析技术,探讨新旧路面台阶状拼接与设置应力吸收带拼接两种方案的受力特性。结果表明:对于设置应力吸收带面层结构,2种条件下均呈现面层拉应力降低,但压应力增大。对于设置应力吸收带基层结构,差异沉降条件使设置应力吸收带的基层拉应力降低,但压应力增大;而汽车荷载条件使设置应力吸收带的基层拉应力有所增加,但压应力降低。差异沉降条件对基层拉应力减少幅度远大于汽车荷载条件,综合2种条件下基层拉应力总体上减少。考虑到沥青路面结构破坏主要受控于基层拉应力,因此,设置应力吸收带比不设置应力吸收带的拼接路面拥有更好的受力性能。     

旧水泥路面加铺沥青面层结构的反射裂缝成因分析和防治

为了研究旧水泥路面加铺沥青面层结构的反射裂缝的形成原因,通过建立路面有限元模型,分别计算了路面结构在车辆车载作用下的拉应力和剪应力以及温度降低引起的拉应力,并且分析了应力吸收层防治反射裂缝的效果。研究表明:车轮偏荷载引起的剪应力和温度降低引起的拉应力是导致反射裂缝的原因;应力吸收层能显著减小面层底部的剪应力和拉应力,可以有效防止反射裂缝的形成。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力分析

目前旧水泥混凝土路面的改造工程中,采用沥青加铺层是比较常见的方案,并在其间设置应力吸收层来控制反射裂缝。利用BISAR30程序分析了应力吸收层厚度和模量变化,对旧水泥混凝土路面非接缝和非裂缝区沥青加铺层结构应力的影响。计算结果表明:随着应力吸收层厚度的增加,沥青加铺层的路表弯沉和层底拉应力也不断地增加,并使路面内部的拉应力和剪应力均有不同程度的增大,且随着应力吸收层模量的增大,沥青加铺层内部的路表弯沉和层底拉应力及路面内部应力和剪应力均有不同程度的减小。     

不同基一面层间状态下沥青路面结构力学响应分析

基于沥青路面多层弹性层状体系建立力学计算模型,对沥青路面结构的应力和应变等力学响应进行计算和分析,得出力学响应的一般变化规则。结果表明,路表弯沉、面层层底拉应力和面层剪应力等路面力学响应随着路面层间状态的失效而趋于不利的受力状态,层间疲劳应特别关注,层间剪应力在路面设计中可作为控制指标或验算指标,有效减少路面层间病害的发生。     

复杂工况下道路改扩建工程新旧路面拼接技术研究

结合某市政道路改扩建工程设计方案,利用ABAQUS有限元分析软件,根据新旧路面拼接缝上部的新建混凝土基层底部是否埋设钢筋,建立两种不同的有限元模型,分析路面相关结构层的力学响应情况。研究结果表明:拼接缝上部新建基层埋设钢筋与纯素混凝土拼接相比,层间最大纵向拉应力和基层底部竖向沉降位移显著减小,拼接缝处埋设钢筋可有效减少接缝处应力集中,从而保证纵缝间荷载的传递,在一定程度上可以防止纵缝开裂。     

旧沥青路面加铺层力学响应分析

在旧路升级改造中,新旧路面材质、模量等参数相差较大,旧路面自身也有不同程度的老化,使得层间更是环节薄弱,层间的抗剪切问题也更加复杂,分析旧沥青路面加铺层力学响应,为合理设计路面结构提供参考。文章应用ABAQUS软件计算了不同旧路模量和层间接触状况下的弯沉、加铺层的层底拉应力、层底横向剪应力和层底纵向剪应力,并分析了其变化规律。结果表明:旧路模量主要影响加铺层层底拉应力,对新旧路层间剪应力和弯沉的影响比较小;层间粘结状况对加铺层层底拉应力和新旧路层间剪应力都有很大的影响,对路面弯沉的影响比较小,良好的层间粘结可以减小路面弯沉和加铺层层底拉应力,并减小路面滑移。     

行车荷载下沥青路面响应分析

利用大型通用有限元软件ANSYS,将行车荷载简化为移动的均布荷载,对沥青路面表面弯沉、层底变拉应力、路面层内部压应力及剪应力等进行了计算分析,得出了它们随时间变化的规律.     

山区陡坡水泥混凝土路面的应力分析

根据水泥混凝土路面的受力特点,运用三维有限元方法,分析在标准荷载作用下,不同道路纵坡面层层底最大拉应力、层底最大剪应力的变化规律,以及不同超载率对不同坡度下面层力学指标的影响。分析结果表明,拉应力和剪应力都随道路纵坡的增大而增加。其中,剪应力影响幅度较大,更易使面层开裂;超载情况下,应力指标均显著上升。因此,应尽量提高水泥混凝土面层的抗拉强度和抗剪强度,并严格限制陡坡路段车辆超载。