考虑传力杆位置偏差的刚性路面接缝传荷预估模型

针对刚性路面传力杆空间位置偏差问题,建立了Winkler地基上考虑层间接触状况的等平面尺寸双层路面结构模型,计算了传力杆位置偏差(水平偏角、竖直偏角和埋深偏差)对接缝传荷能力的影响,并通过三元非线性回归构建了接缝传荷能力预估模型,提出了模型的荷载修正系数η1并推荐了其取值范围.经FWD实测弯沉传荷系数的验证,修正后的预估模型较好地反映了位置偏差传力杆刚性路面的接缝传荷能力.传力杆水平偏角对弯沉传荷系数影响较小,随着竖直偏角的增大,传荷系数呈线性较小,水平偏离15°时,传荷系数降低约12％.传力杆布置于面层中部时,传荷能力最大,埋设位置偏上或偏下都将引起传荷系数的下降,偏下2 cm时降幅可达10％.     

传力杆位置探测与传荷能力影响分析

对分别采用支架法和DBI法施工的水泥混凝土路面传力杆空间位置的现场探测表明:传力杆的支架法施工质量要优于DBI法施工质量,同时得到了路面施工结束后的传力杆空间位置偏差的范围和主要规律。继而通过三维有限元模型,分析了传力杆不同偏差情况下,水泥混凝土路面板内应力分布和传力杆偏差所造成的路面主要破坏形式。并通过室内疲劳试验,评价了传力杆不同偏差情况下(水平面内和垂直面内0°,5°,10°,15°)的接缝传荷能力衰减规律。最后对疲劳试验后的试件进行逐级加载,估算了传力杆的松动量,验证了接缝传荷能力下降的原因。     

水泥混凝土路面传力杆相关问题的研究综述

水泥混凝土路面接缝破坏为水泥路面的3大病害(断板、错台、接缝破坏)之一,解决的根本办法是在接缝处设置传力杆以提高接缝的荷载传递能力.该文对水泥混凝土路面横向缩缝设置传力杆的必要性进行了阐述,同时对传力杆/混凝土接触界面应力集中和传力杆锈蚀两大主要影响传力杆与路面功能的问题进行了分析,并且介绍了传力杆更换与加装技术.基于以上研究,最后对现行水泥混凝土路面设计规范中传力杆相关条文存在的问题进行了分析,并提出了修改与补充建议.     

传力杆连接道面板间荷载传递的数值模拟

描述了传力杆连接刚性道面的二维有元模型，所有构件均模式化为连续要素，不采用板，梁或伸臂梁，因此，没有人为的刚度不得不处理。介绍了基于传力杆荷载传递的接缝效率定义，结果描述了传力杆两边的界面条件，板和基础变化对其影响的证据，也研究了传力杆与接缝性能不相称的影响，发现用剪切荷载表示的接缝效率反映了接缝性能的退化及界面条件的伴随变化和传力杆的不当设置，用位移表示的接缝效率不能反映所考虑的各种因素的区别。     

水泥混凝土路面传力杆设置间距分析

综合考虑横向接缝传荷、传力杆剪切、传力杆弯曲、水泥混凝土承受的传力杆压力,以及对路面板底拉应力的影响,采用布拉德伯利(R.D.Bradbury)传力杆实用设计验算公式和水泥混凝土路面三维有限元分析程序EverFE,对传力杆设置间距进行探讨。结合试验观测,认为当路面板厚度大于24 cm时,传力杆间距可以适当增大。这对节省传力杆钢筋用量、合理控制公路建设成本具有现实意义。     

水泥混凝土路面传力杆接缝传荷数值模拟及实测分析

对多工况下的水泥混凝土路面传力杆接缝的数值模型进行分析,明晰了传力杆间距、尺寸、埋设深度,以及布设方式对传力杆接缝传荷能力的影响。通过路面结构足尺试验,考察了接缝的传荷分配规律。结果表明,传力杆实测的剪力传荷趋势与解析理论值基本吻合。     

轮载及温度梯度下路面传力杆性能研究

传统试验或理论计算以接缝两侧板的弯沉比作为载荷传递效率,得到单根杆传递的最大载荷,该文通过仿真手段直接提取传力杆传递载荷,发现用弯沉比表示载荷传递效率明显偏大,结合接缝两侧板的弯沉比、杆周围混凝土的最大拉压应力,得到轮载和路面层温度梯度下传力杆的性能表现。以此对传力杆的半径、长度、模量等传力杆设计考量因素提出改善意见。     

水泥混凝土路面补设传力杆恢复接缝传荷能力研究

本文从不同界面处理方式以及不同路面厚度情况下对补设传力杆的几何尺寸要求2个方面,研究了补设后传力杆的工作状态。研究发现采取喷塑的处理方式能有效减小传力杆与混凝土间的粘结力,实现补设后传力杆在混凝土内纵向自由滑动。同时根据室内试验和依托工程的检测结果,提出了所补设传力杆的合理方式。     

复合材料作为水泥混凝土路面传力杆的尝试

水泥混凝土路面设计规范明确规定,所有高等级水泥混凝土路面必须设置传力杆,并且提出了加大传力杆直径的要求,因此刚性路面的钢材用量急剧增加。近年来,国内外钢材价格一直呈上升趋势,水泥混凝土路面建设将面临着大幅提高成本的局面。此外,钢筋由于接缝渗水容易导致锈蚀,而且钢筋表面硬度过大,在车轮荷载作用下极易导致与水泥混凝土接触面的损坏。因此,急需寻找一种钢质传力杆的替代品。由于复合材料具有的特性可以很好地解决以上问题,拟尝试利用填注混凝土玻璃钢管作为路用传力杆,就此进行了大量室内试验,并在野外修建了试验路。理论研究及试验结果表明,填注水泥混凝土的玻璃钢管代替传统的钢质传力杆是完全可行的。     

基于FWD传感器时间延迟的水泥混凝土路面接缝传力杆松动量预估方法研究

传力杆是水泥混凝土路面接缝保持传荷能力的重要装置,在外部环境和交通荷载重复作用下传力杆-混凝土的界面将会出现松动,且松动量将会逐步增大,从而导致水泥混凝土路面接缝的传荷能力劣化、水泥混凝土路面的服务寿命降低。现有水泥混凝土路面接缝状况主要通过传荷系数来评估,无法准确判断传力杆是否失效,然而传力杆-混凝土间的松动量能够较好地描述传力杆失效行为。因此,为了能够快速检测评估传力杆-混凝土的松动程度,文中首先依据落锤式弯沉仪FWD(Falling Weight Deflectmeter)在不同工况下的测量结果,发现FWD传感器的测量峰值间存在着一定程度的时间延迟,然后结合有限元模拟分析了传力杆-混凝土松动量不同情况下FWD冲击荷载作用下的水泥混凝土路面板力学响应,确定了传力杆松动量是引起传感器时间延迟的主要因素,由此提出了基于FWD传感器间时间延迟评估松动量的方法,最后根据现场检测结果验证了该方法的可行性。     

水泥混凝土路面DBI施工缺陷的振动板修复方法

为修复水泥混凝土路面DBI施工对接缝部位混凝土产生的扰动破坏,在滑模摊铺机后部增设两块振动平板进行补振。根据振动传播理论,为保证混凝土中粗集料获得最佳振动,提出选用2 300~3 000次/min的振动频率。按有效振动液化原理提出了振动颗粒极限振幅的确定方法。从有效振动深度等边界条件提出振动电机偏心矩的确定方法。结合广东省粤赣高速公路某标段滑模摊铺施工,进行了振动板的实例设计,工程应用表明,振动板能有效消除接缝部位混凝土的缺陷,传力杆牢固可靠;路面平整度显著提高,平整度合格率达到91%以上,比没有加装振动板的标段高23%。     

传力杆与混凝土界面的接触应力

为了分析水泥混凝土路面传力杆失效机理,运用有限元分析软件ANSYS,建立了接缝处设传力杆的水泥混凝土路面三维有限元模型,并对交通荷载和温度变化引起的传力杆与混凝土界面的接触应力进行了分析。结果表明:轮载或者温度变化作用下传力杆与混凝土界面存在明显应力集中现象,在传力杆顶部和底部存在压应力集中现象,在传力杆两端存在拉应力集中现象,致使界面处容易产生初始裂缝并被挤碎,传力杆松动量增大,传递荷载能力降低,甚至导致水泥混凝土路面接缝损坏。     

改进螺旋线型组合销剪力连接件承载力试验研究

为研究新型剪力连接件——改进螺旋线型(MCL)组合销剪力连接件的受力性能,考虑粘结摩擦力、椭圆开孔等因素,设计3组MCL组合销剪力连接件试件与3组开孔板(PBL)剪力连接件试件共同进行推出试验,对比分析2类剪力连接件的破环形态、极限承载力、抗剪刚度、延性及结构应变,并根据试验结果得到MCL组合销剪力连接件承载力计算公式。结果表明:2类剪力连接件试件破坏形态均为混凝土剪切破坏,且为延性破坏;MCL组合销剪力连接件的极限承载力高于PBL剪力连接件,在MCL组合销剪力连接件上开椭圆孔会明显提高其极限承载力,但会降低其刚度;MCL组合销剪力连接件的抗剪刚度和延性均优于PBL剪力连接件;钢销下部应变变化幅度较大,为MCL组合销剪力连接件应力集中区域。文中提出的MCL组合销剪力连接件承载力公式计算方法考虑了组合销、粘结摩擦力和椭圆孔承载力,工程适用性较好。     

可拆装混凝土桥梁护栏基础及纵向连接结构形式研究

为满足改扩建工程对桥梁护栏可拆装且满足一定防撞等级的要求，对可拆装混凝土护栏基础形式和纵向连接结构形式进行专门研究。综合考虑受力整体性和拆装方便性，提出地脚螺栓连接、外嵌式、内嵌式和钢筋焊接四种基础方案以及混凝土企El、背部型钢和传力杆三种纵向连接方案。通过计算机仿真分析和台车试验，结合施工方便性分析，进行方案比选，可知焊接钢筋基础和背部型钢连接为最优方案。     

水泥混凝土路面采用DBI技术的施工要点探讨

结合工程实例,简述了水泥混凝土路面滑模施工采用DBI技术的施工要点,提出了传力杆原材料加工和水泥混凝土混合料的一些施工要求以及施工过程中应注意的事项。得出DBI技术为确保工程质量及工期提供了技术条件,对保证路面结构的工程施工质量和节省工程投资具有一定的工程意义和社会效益。     

水泥混凝土路面缩缝增设传力杆施工技术

针对水泥混凝土路面设缝处极易发生病害的问题,介绍了在原未设传力杆的水泥混凝士路面增设缩缝传力杆的原理和作用,并简述了增设缩缝传力杆的必要性、可行性以及优越性;结合工程实例阐述了增设缩缝传力杆的施工技术与质量控制方法。实践证明：增设缩缝传力杆是预防和减少病害的有效措施。     

赣高速公路水泥混凝土路面施工新技术

在粤赣高速公路水泥混凝土路面施工建设中,采用多项新技术,成功解决了填挖交界局部差异沉降、板底冲刷破坏、热水泥在高温天气下对施工质量的影响、传力杆自动插入对施工平整度的影响等施工难题。同时介绍了分离式双钢混凝土桥面铺装、隧道路面“零位摊铺”的施工特点。     

节段预制桥梁胶接缝配筋剪力键剪切性能试验

针对节段预制桥梁胶接缝设计普遍采用剪力键作为连接形式,制作3组共计16个匹配预制的胶接缝剪力键试件,考虑剪力键键齿齿目、键齿配筋形式以及是否配有体内束3种因素,进行直剪试验研究,以得到这些因素对胶接缝的开裂荷载、极限荷载、变形、裂缝开展模式以及最终的破坏模式的影响规律。研究结果表明：与素混凝土键齿胶接缝相比,三键齿配筋的胶接缝剪力键抗剪承载力平均提高4.52%,双键齿配筋胶接缝剪力键抗剪承载力平均提高8.73%,而布置体内束的胶接缝剪力键的抗剪承载能力提高率能达到18.6%,远大于键齿配筋;剪力键键齿配筋和布置体内束可以明显提高剪力键破坏时的延性,降低开裂荷载与极限荷载的比值,改变开裂形式;键齿处配筋使得剪力键的破坏形式从原来的素混凝土键齿根部脆性破坏变为键齿配筋处的保护层脱落破坏;布置体内束,键齿中的裂缝增多,尤其是斜裂缝发展更加充分和密集。为了方便预测胶接缝剪力键的抗剪承载能力,根据胶接缝的传力机理,依据莫尔-库仑摩擦破坏准则,并结合AASHTO规范与Buyukozturk的试验研究成果,提出了预测胶接缝配筋剪力键直剪承载力的抗剪承载力计算公式,同时将分析结果与试验结果进行对比,吻合良好。     

装配式空心板桥铰缝失效机理分析

装配式空心板桥梁应用广泛，铰缝的损坏是装配式空心板桥梁的一个常见病害，且对于铰缝失效机理存在争议，多数学者认为铰缝设计存在缺陷，铰缝的损伤是被横向拉应力“拉坏”的。对于老桥的调研，发现铰缝病害出现的比例很高，而对新桥的调研发现均未出现铰缝问题，若铰缝是“被拉坏的”，那么铰缝问题不能仅存在于老桥中，所以铰缝失效机理还有其他重要原因。利用ABAQUS建立详细的有限元模型，充分考虑了铰缝与空心板之间的接触、铰缝与空心板的连接钢筋，得出铰缝结构受力合理，其中连接钢筋的地位非常重要，若连接钢筋发生锈蚀，铰缝的受力便出现缺陷，所以得出结论：铰缝病害是连接钢筋的锈蚀而引起的。     

新型桥面板接缝轴拉强度设计研究

传统的混凝土桥面板湿接缝存在现场钢筋焊接、混凝土浇筑量大的问题,随着桥梁快速化施工技术的发展,一种新型的桥面板连接方式进入工程视野,即钢筋不焊接、环形钢筋交错布置的窄缝连接.现通过对国内外的理论研究,发现了此种新型接缝包含钢筋屈服与核心混凝土破碎两种破坏模式.在理论工作的基础上,给出了接缝在轴心受拉作用下的试验结果.对基于理论公式的计算与试验结果进行了比较论证,分析了不同构造参数对接缝强度的影响,同时也验证了理论公式对接缝破坏模式预测的准确性.