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.     

水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能研究

该文介绍了水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能的研究。为了解不同措施延缓水泥混凝土路面加铺沥青层结构反射裂缝的效果,建立了考虑接缝传荷能力的水泥混凝土路面加铺沥青面层结构三维有限元分析模型,以Paris裂缝扩展寿命描述反射裂缝扩展。研究发现各种措施扩展寿命大小差异与接缝弯沉差有关。防裂贴与应力吸收层组合结构的扩展寿命最大,土工布与防裂贴扩展寿命接近。不同防反措施扩展寿命随接缝弯沉差的衰减速率大小为:防裂贴加应力吸收层,应力吸收层,玻纤格栅,土工布,直接加铺。     

水泥混凝土路面结构接缝传荷能力分析

采用Winkler地基不等平面尺寸双层板模型,分析了层间接触条件、基层超宽、结构组合等对接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的影响.比较了双层路面结构与单层路面结构在基层超宽情况下,接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的差异.结果表明,层间结合,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响很小;层间可分离,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响比较显著.揭示了基层超宽在层间接触可分离情况下,弯沉传荷效率变幅△LT及应力折减系数变幅Δλσ随接缝剪切刚度Cw的变化规律.分析结果可用于水泥混凝土路面接缝传荷评价.     

机场水泥混凝土双层道面层间接触对加铺层性能的影响

运用有限元分析软件ANSYS对机场水泥混凝土双层道面在不同层间接触情况下加铺层的受力及变形规律进行了分析,并根据加铺层板底弯沉盆形状系数计算出层间结合系数。研究结果表明:结合系数能很好地反映双层道面之间的层间结合程度,当层间结合程度不良时会导致加铺层弯沉值及板底应力变大,且距飞机轮载越近,其影响程度越大。因此,在进行机场道面加铺层设计、施工时必须考虑层间接触对加铺层性能的影响。     

接缝对旧水泥混凝土破碎板加铺层结构内力影响分析

旧水泥混凝土路面存在的接缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最为直接的原因之一.为此,建立三维有限元模型,分析了水泥混凝土破碎板裂缝接触状态,系统研究了水泥混凝土路面破碎后接缝变化对破碎板沥青加铺层结构荷载应力及温度应力的影响规律.结果表明:接缝宽度的适当减小虽然使加铺层接缝两侧弯沉值有所增加,但有利于降低加铺层中的荷载应力、温度应力,特别是大大降低弯沉差.建议在旧水泥混凝土板破碎实际施工中,尽量减小接缝宽度.     

旧水泥砼路面加铺沥青层的三维有限元分析

应用Abaqus三维有限元分析软件,针对旧水泥砼路面进行直接加铺和增设应力吸收层后加铺沥青层两种处理方案,通过与原未改造路面对比,结合温度场,进行不同荷载作用下路面结构接缝弯沉和传荷能力分析,研究沥青加铺层结构强度和反射裂缝。结果表明,加铺沥青层后弯沉与传荷能力均有明显改善;温度场对旧砼路面弯沉和传荷能力的影响远大于荷载作用,加铺沥青层后弱化;结构强度指数能评价传荷能力,但对温度耦合下的超载有局限性;增设应力吸收层能有效阻止反射裂缝。     

水泥混凝土路面沥青加铺层结构强度计算方法探索

水泥混凝土路面上的沥青加铺层结构强度对其病害形成有重大影响,探索其结构强度计算方式具有重要现实意义。综合考虑沥青加铺层结构与病害特点,采用旧水泥混凝土面层板实测接缝传荷系数,表征沥青加铺层的结构强度;同时,根据试验段接缝传荷系数调查数据和沥青混凝土路面结构强度指数计算方法,以接缝传荷系数替代路面结构强度系数,计算沥青加铺层的结构强度指数。结果表明:旧水泥混凝土面层板接缝传荷系数与计算的沥青加铺层结构强度指数十分接近,两者的平均相对偏差率在2%以内,为沥青加铺层结构强度评定提供了有力支撑。     

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。     

考虑接缝影响的机场水泥混凝土道面结构响应

接缝是机场水泥混凝土道面结构的重要组成部分，通过分析道面接缝传荷机理，考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点，以伊尔-76为例，采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷，基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用，利用有限元软件建立了足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型。应用该模型，计算了飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面结构的力学响应，对比了考虑与不考虑接缝的差异，并与美国EverFE2．0模型计算结果进行了对比。研究表明所建模型可较好地模拟道面接缝的作用机理，计算应力能更合理地反映道面结构的受力状况。     

基于Abaqus的旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的力学研究

依据弹性层状体系理论,采用Abaqus程序建立三维有限元模型,分析旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的加铺层厚度、模量、地基模量变化,以及采取典型防治反射裂缝措施时接缝处沥青混凝土加铺层底最不利处的荷载应力状态。结果表明:在车辆荷载作用下,加铺层厚度的增加可以显著降低接缝处沥青加铺层底应力;随加铺层模量的增加,接缝处沥青层底应力逐渐增大;地基模量越小,在相同荷载作用下,加铺层内应力及弯沉越大;各种拟采用的防治反射裂缝措施中,7 cm级配沥青碎石辅以3 cm应力吸收层这种组合措施效果最佳。     

基于反算模量的接缝传荷能力的评价

根据落锤式弯沉仪（FWD）实测弯沉盆的反算模量研究了水泥混凝土路面的接缝传荷能力，提出了以板边弯沉盆反算的面板模量Eb与板中弯沉盆反算的面板模量Ez之比表征接缝传荷系数的方法，通过实际路面结构的验证表明，Eb/Ez很好地表征了接缝的传荷能力和使用性能，可供工程应用参考。     

路基刚度对复合式路面结构内力影响分析

为了考查以路基顶面的当量回弹模量为表征的路基刚度对旧水泥混凝土加铺沥青层结构内力的影响规律,以徐州G104实体改造工程为分析对象,利用通用有限元分析软件ANSYS进行了计算。结果表明:加铺层内最大剪应力、加铺层底最大主应力及等效应力、混凝土板最大主应力和板边平均弯沉值随基础模量的增加显著减小,其中板边平均弯沉值减小幅度高达68%。     

旧水泥路沥青加铺层反射裂缝影响区域分析及加固方法

针对城市旧水泥路面改造常见的反射裂缝病害,研究旧水泥混凝土路面加铺沥青罩面结构的板间接缝构造方法,以提升旧水泥路面加铺沥青面层的路用性能。分析确定旧水泥混凝土路面反射裂缝影响区域,提出旧水泥混凝土路面加铺沥青罩面结构混凝土板间接缝处结构加固技术方法,即在旧水泥混凝土板块接缝处植入马蹄形加强筋。数值计算结果及工程应用结果显示:旧水泥混凝土板间接缝构造方法,有效利用了旧水泥混凝土路面的剩余强度,降低了原水泥路面板间接缝处弯沉差造成的反射裂缝病害。     

装配式基层道路结构接缝荷载应力分析

为研究装配式基层路面结构基层接缝的应力情况,通过三维有限元分析方法,分析了装配式基层模量、基层厚度、荷载大小、土基回弹模量和层间接触条件等对装配式基层接缝底部荷载应力的影响。路面结构计算与分析表明:混凝土模量较填缝砂浆模量对结构影响大,不但能减小幅度大于前者的接缝弯沉,而且能从一定程度上增强接缝的传荷能力,基层模量的下降可以有效地减小荷载应力;随基层厚度和土基回弹模量的增加,接缝两侧弯沉值和底部荷载应力显著减小但逐渐趋于平缓,传荷能力增加;接缝弯沉和底部荷载应力在超载下均是呈线性关系显著增长,需严格限制超载重载;接触条件的恶化,接缝弯沉值和底部荷载应力基本增大,由连续状态变为非连续状态变化特别显著。     

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。     

接缝性水泥混凝土路面接缝传荷能力测试方法探讨

设传力杆的水泥混凝土路面接缝传递荷载的能力会在各种因素的作用下逐渐减小,直至影响路面行车的平顺。通常的做法是实际测试横缝传荷能力后再确定维修方案,目前普遍采用贝克曼梁测试横缝两侧的弯沉,以弯沉比值定义传荷系数。但对于测试车、加载位置、弯沉测试点等没有相关规定,测试结果波动非常大,没有可比性。该文利用三维有限元程序EverFE分析了测试车载重和轮胎接地面积、加载位置、弯沉测试点对水泥混凝土路面横缝传荷系数的影响,结果表明除测试车轮胎接地面积外的其他因素对传荷系数的影响均较大。为此,有必要对水泥混凝土路面接缝传荷能力的测试做出统一的规定。     

旧水泥混凝土路面后评价

该文依托实体工程,对旧水泥混凝土路面处治前后的效果进行了比较,即分别在同样的加载位置、同样的弯沉测试点位先后测试了横缝两侧的弯沉,分别评价了处治效果,并且沥青加铺层施工结束后跟踪观测了5年,比较了旧路横缝反射到路表所需的时间.分析调查结果表明,旧水泥混凝土路面的处治措施有助于提高接缝传荷系数,但处治效果仍然需要经过检测与后评价,并应保证在加铺之前使旧板处治达到标准.     

基于FWD的水泥混凝土路面脱空与传荷作用机理动力有限元分析

采用动力有限元方法,研讨了基于FWD荷载作用下的水泥混凝土板下基础脱空与接缝传荷间的相互作用机理,以了解不同脱空尺寸和不同传荷能力对面板受力和路表各传感器弯沉盆曲线形状及弯沉盆参数的影响,为有效评定水泥混凝土路面地基脱空提供理论依据和参考。     

旧砼路面接缝对沥青加铺层结构的影响

采用有限元静力分析方法,计算、分析了具有接缝的旧水泥砼路面土沥青加铺层结构在行车荷载作用下随接缝传荷能力的变化情况.结果表明,接缝传荷能力在很大程度上影响加铺路面结构的受力状态,是导致沥青加铺层反射裂缝出现的关键因素,建议在旧砼道路改造过程中增强接缝的传荷能力.     

温度对机场刚性道面板底脱空评价的影响

为研究温度对机场刚性道面板底脱空评价的影响,依据我国华东某机场实测数据,分析温度影响下刚性道面接缝传荷系数、板边及板角弯沉比的变化规律。结果表明,1 d之内,接缝传荷系数波动较大,弯沉比受温度变化影响显著,且板角位置变化更大;温度影响可能导致截然相反的板底脱空评价结果。温度梯度是引起弯沉比变化的主要因素,可依据二者间良好相关性修正温度对板底脱空评价的不利影响。