半刚性基层沥青路面横向裂缝的演变规律

为了研究沥青路面横向裂缝的演变规律,依托江苏省高速公路历年的检测数据,选取部分路段进行精细化跟踪观测,考虑了环境和材料等因素的影响,分析了横向裂缝密度随路龄的演变规律,建立了演变模型,进行了预测分析。结果表明,横向裂缝受低温的影响较大;与AK-13或PAC-13相比,上面层材料采用SMA-13时裂缝密度较小;横向裂缝的宏观演变规律呈现出初步发展、稳步发展、快速发展的三阶段特征,可以使用结构行为方程表征;当路面养护及时时,裂缝发展较慢,方程参数β值较小。     

基于时间序列法的高速公路沥青路面横向裂缝间距发展模型研究

横向裂缝作为高速公路沥青路面的主要破损类型之一,对路面使用性能影响较大。文中分析了高速公路沥青路面横向裂缝的发展规律,采用时间序列法得到横向裂缝间距的发展模型,并进行了实测值和计算值的对比分析。结果表明,通车前期高速公路沥青路面横向裂缝的发展较平缓;通车一段时间后,横向裂缝迅速发展,横向裂缝间距快速减少;裂缝间距减少至一定程度后,又以平缓的趋势减少,最终稳定在30m左右。基于时间序列法建立的横向裂缝发展模型是可靠的,可用于描述横向裂缝间距的发展规律。     

关于隧道结构的安全推演及寿命预测

隧道的寿命一直是行业研究的重要课题,相关研究大致可分为两类:一类是基于隧道环境的材料耐久性研究,认为衬砌寿命即隧道寿命;另一类是基于材料劣化的结构安全性研究,不考虑隧道结构受力对材料劣化的影响。现结合上述两类研究提出隧道结构体系受力演变模型,以反映各种因素的相互作用及隧道结构的内力演变和安全性演变,是一种新的研究思路。研究的主要内容有两项:其一为钢筋混凝土偏压构件的安全性演变;其二为隧道衬砌结构的内力及安全性演变。前者基于目前钢筋混凝土材料耐久性的研究成果,分析了材料劣化过程对偏压构件安全性演变的影响规律;后者通过隧道结构体系受力演变模型,分析了材料劣化及病害发展过程等对隧道结构内力和安全性演变的影响规律。研究表明:钢筋混凝土材料具有良好的耐久性,正常情况下能满足隧道设计寿命的要求,结构安全受钢筋锈蚀的影响比混凝土劣化要大很多,延缓钢筋锈蚀是隧道预防性养护的工作重点之一;隧道衬砌裂缝的出现会改变结构的内力分布,但一般不至于引起结构内力的明显恶化,除非裂缝存在发展迹象;拱脚处地层弱化对隧道结构安全的危害较大,维持围岩的稳定以及衬砌背后的密实性,是保障隧道结构安全性和使用寿命的前提条件。     

纵向裂缝对预应力空心板桥承载力影响分析

既有预应力混凝土空心板桥梁底纵向裂缝是一种较为常见的病害现象,为了分析纵向裂缝对全桥受力性能的影响,从而指导对类似桥梁的养护和加固,对某先张法预应力混凝土空心板连续梁桥进行了正常运营设计荷载下的静力试验及理论分析。结果表明:静力荷载作用下各空心板的静力指标均满足实验规程的要求,纵向裂缝对空心板桥正常运营设计承载力的影响很小;实测梁体横向分布影响线与未开裂截面的理论值较为接近,纵向裂缝对桥梁整体工作性能影响较小;荷载作用下,梁底纵向裂缝开裂两侧剪切效应不明显,对空心板抗扭性能影响较小。     

CRCP路面早期横向开裂的机理分析

分析了连续配筋砼路面(CRCP)裂缝的出现与分布规律,对路面早期横向开裂的影响因素进行了探讨。     

连续配筋混凝土路面表面裂缝影响因素的分析

为了研究带有横向裂缝的连续配筋混凝土路面在外荷载作用下,水平荷载、钢筋位置以及配筋率对路面裂缝开展的影响规律,该文运用有限元软件ANSYS建立连续配筋混凝土路面的三维模型,并应用断裂力学理论及奇异等参元法,对其路面的横向裂缝进行了数值分析,研究了裂缝尖端到钢筋层的距离、配筋位置、路面的水平荷载以及配筋率等参数对连续配筋混凝土路面面层裂缝尖端的应力强度因子影响规律,从理论上探讨了连续配筋水泥混凝土路面的工作机理。结果表明:水平荷载对连续配筋混凝土路面面层裂缝扩展有很大的影响,钢筋对不同位置的裂缝的抑制效果不同,适当增加配筋率能抑制连续配筋混凝土路面面层裂缝的开展。     

高速公路沥青路面裂缝发展对路面结构性能的影响研究

沥青路面随着服役年限的增加,路面横向裂缝逐年递增,在不同段落区间,横向裂缝分布密度不同,笔者结合相关工程,开展了不同裂缝密度段的路面结构性能研究以及裂缝的产生对路面结构性能的影响研究。结果表明:对于不同裂缝密度段,裂缝密集段混合料疲劳寿命分别是裂缝中等段和较少段的67%和34%,断裂能分别是裂缝中等段和较少段的76%和52%,裂缝的产生加速了面层混合料性能的衰减;裂缝两侧,对于面层混合料,相比距离裂缝2.5m处的芯样,0.5m和1.5m处疲劳寿命分别减少了41%～68%、12%～52%,对于基层混合料,裂缝两侧1.5m内,基层疲劳寿命均小于100次,说明裂缝的产生加速了路面结构寿命的衰减,裂缝对周围0.5m范围内的路面结构强度及性能影响最大。     

半刚性基层沥青路面对基层状况的荷载响应

根据半刚性基层沥青路面实际应用,采用Ansys分析软件,分析基层材料在完整、松散及收缩裂缝状态下路面荷载的响应、路面结构层的应力、应变和位移情况。分析表明:1)基层材料松散对面层层底拉应变,路面弯沉及路基顶的压应变影响显著;2)横向干缩裂缝可改变沥青面层层底最大拉应变方向,对层底拉应变影响较显著。分析结果对减少半刚性基层收缩裂缝,提高路面使用寿命有一定理论指导作用。     

鱼腹式箱梁横向受力的数值分析

介绍了箱梁横向受力的解析法与有限元分析法的特点。结合工程实例,对预应力混凝土鱼腹式连续箱梁的横向受力进行数值模拟,通过多工况计算分析,找出了最不利荷载分布模式,得到了各工况应力、内力以及裂缝开展的规律。计算表明,若桥面板横向不配置预应力钢束,则可能导致箱梁横向开裂,且裂缝超过规范容许值,从而影响整体结构的耐久性,该文计算方法是桥梁纵向设计计算的必要补充,所提出的合理化建议已被采纳,经试验及工程实践验证取得了良好的效果。     

沥青路面预防性养护时机研究

通过沥青混合料的MTS中点小梁疲劳弯曲试验获得了疲劳寿命方程,分析了裂缝长度与N／Nf的相关关系;结合实际道路情况确定出沥青路面标准轴载作用下的疲劳寿命,并对疲劳破坏进行了定量的预测;针对疲劳破坏对沥青路面性能的影响规律,对沥青路面预防性养护时机进行了研究,提出了基于裂缝长度的沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺结构力学分析

为防止和延缓旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层反射裂缝的产生和发展,采用有限元法,对直接加铺与施加防反射裂缝措施后再进行加铺的路面结构进行了力学分析和比较,以总结交通荷载、温度变化、材料参数以及采取防反射裂缝措施后对旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的影响规律.     

钢-混凝土组合梁加宽混凝土旧桥试验

对2根钢-混凝土组合梁加宽混凝土T梁构件进行试验(共分4种弹性工况与1种破坏工况),量测并分析了试件的荷载、挠度、反力及应变,观测了试件的裂缝发展情况。对弹性工况下的挠度、支座反力横向分布规律进行了研究,并对破坏工况下的构件极限抗弯承载力进行了理论分析。结果表明:荷载作用在L/4与L/2处时挠度横向分布规律相同,其分布系数与刚性横梁法、修正刚接梁法计算结果吻合良好;荷载作用在L/4与L/2处时支座反力横向分布规律相同,其分布系数与杠杆法计算结果吻合良好;破坏工况下组合梁与混凝土T梁呈现出典型的弯曲破坏,构件抗弯承载力等于组合梁与混凝土T梁抗弯承载力之和。     

MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究

为研究MPC复合材料加固空心板梁桥的有效性,在某跨径13m的空心板梁桥主梁跨中11m范围内浇筑MPC复合材料进行加固,桥梁加固前与加固后分别进行静载试验,并采用有限元法建立加固前后主梁的有限元模型,分析加固前后主梁的挠度、裂缝和应变的变化。分析结果表明:工况1(跨中最大弯矩横向对称加载)、工况2(跨中最大弯矩横向偏载加载)下主梁加固后的挠度较加固前分别降低了13.4%、12.6%,加固后主梁的挠度明显减小;在试验过程中,加固后主梁裂缝未见明显变化,裂缝区应变水平降低,较好地抑制了原有裂缝的发展;工况1、工况2下主梁加固后的应变较加固前分别降低了13.75%、14.79%,加固后主梁受拉区应变显著降低;加固后校验系数改善率最大为13.89%,该加固方法能够有效地提高桥梁的承载力和刚度。     

高速公路沥青混凝土路面病害调查与分析

对北京市8条高速公路500多km的沥青混凝土路面病害进行了全面调查研究,通过大量的病害调查数据系统地分析和归纳了北京市8条高速公路所出现的典型病害类型:车辙、裂缝(横向裂缝、纵向裂缝、龟裂)、松散、沉陷等,并对典型病害的发展规律进行了初步地探讨,为进一步开展病害成因或机理研究提供基础条件,同时也为各养护管理部门进行及时、有效的养护提供参考。     

桥台竖向裂缝发展的影响因素分析研究

为分析桥台在施工过程中受混凝土收缩、温度变化等作用下的开裂原因,并讨论台身横向防裂钢筋、桩基刚度、承台与台身混凝土龄期差、台身后浇带的设置等因素对桥台受力性能的影响,利用Midas/FEA对桥台进行非线性计算,探究出了台身的开裂机理,并得到各因素的影响,最后给出防治建议。主要结论为:台身裂缝的原因为混凝土收缩和温度变化作用下,承台与台身的变形受桩基约束,台身在桩基上方产生裂缝并竖向向上发展;配筋率相同时,台身横向防裂钢筋宜采用"细而密"的布置方式;满足承载力要求时,适当减小桩径可减小裂缝宽度;台身后浇带的设置很大程度上减小了裂缝宽度;可不考虑承台与台身混凝土龄期差对裂缝的影响。     

湿热地区重交通条件下高速公路SMA-13使用性能发展规律

以广东省JZ高速公路大修工程中的水泥路面加铺SMA-13路段作为样本,结合其材料组成、混合料性能研究在湿热地区重交通条件下SMA-13使用性能的衰变规律,得到:水泥路面加铺双层12～14cm沥青层,表面层为SMA-13,其典型病害为反射裂缝,反射裂缝在第3～5年呈急速发展,5年后裂缝反射率逐渐稳定在45%左右;SMA-13使用7年后,路面行驶质量、车辙深度均处于优良等级;采用石英辉长岩和玄武岩作为粗集料的SMA-13表面层其抗滑性能在6～8年观测期内均保持在优良水平。     

连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷作用的数值模拟和敏感性分析

国内现行的水泥混凝土路面规范在对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行配筋设计时,忽略了横向裂缝的传荷作用,现有研究对传荷作用影响因素的敏感性分析也不够全面具体。针对这些不足,分析了横向裂缝的传荷机理;运用ABAQUS有限元软件建立了CRCP的带裂缝数值模型;运用等效面积原理,将单轮接触面积简化为矩形,在横向裂缝边缘施加等效荷载,对某实体工程进行了力学响应计算;利用Grovetti和Zollinger的经验公式对裂缝传荷效率(LTE)的有限元解进行了验证;通过敏感性分析,确定了筋材种类、基层刚度、纵向配筋率、地基反应模量和横向裂缝宽度等因素对CRC板层底拉应力分布和LTE的影响。计算结果表明:在横向裂缝两侧设置剪切刚度弹簧单元可以较好地模拟传荷作用;绘制了CRC板在车辆荷载作用下的应力和应变云图;得出了该实体工程的LTE为89.73%、传荷性能评级为优的结论;钢筋、BFRP筋和GFRP筋对应的LTE分别为89.73%,88.11%和87.73%;大刚度基层、半刚性基层和柔性基层对应的LTE分别为92.32%,89.73%和89.47%;直径8,16 mm和24 mm对应的LTE分别为87.77%,89.73%和92.55%;地基模量50,100 MPa和150 MPa对应的LTE分别为89.73%,91.82%和99.04%;裂缝宽度0.2,0.5 mm和0.8 mm对应的LTE分别为94.40%,89.73%和86.49%。     

大跨连续刚构桥底板纵向裂缝成因分析与处治措施

通过对一座运营期内底板产生纵向裂缝病害的大跨连续刚构桥的现场检测、有限元模拟分析,探讨了刚构桥此类裂缝的病害成因;在此基础上,对箱梁底板粘贴横向钢板带(被动加固)和张拉横向预应力碳纤维板(主动加固)的加固效果进行了比较。结果表明:曲线预应力合龙束引起的横向附加应力,以及箱内外温差引起的横向应力的联合作用,是导致大跨连续刚构桥底板产生纵向裂缝的主要原因;箱梁底板粘贴横向钢板带的被动加固方案,可以起到限制裂缝发展的作用;底板张拉预应力碳纤维板,将底板受力提升为预应力A类构件,更好地提高了结构的耐久性。     

独塔非对称斜拉桥π梁温度监控及受力分析

斜拉桥属于超高静定结构,受力较为复杂,为研究混凝土水化热反应时间规律及张拉横向预应力钢束对混凝土π梁的影响,在吉林某斜拉桥施工过程中进行30d的温度监控,同时在张拉横向预应力钢束时,进行标高及应变的监测,得出π梁各部分混凝土水化热反应规律以及张拉横向预应力钢束会引起主梁起拱的结论,笔者运用Midas/Civil 2013进行建模分析,提出解决方案,较好地解决了主梁温度场效应引起裂缝和起拱引起主梁脱架的安全问题。     

浅层灌浆处理高速公路沥青路面横缝的应用

介绍了针对佛开高速公路沥青路面出现的横向裂缝而采用的浅层灌浆技术的处理方案及其施工工艺。实践表明：浅层灌浆技术能有效地处理高速公路横向裂缝,而且工序简单、费用低、施工质量好,对行车干扰较小。