装配式水泥混凝土路面板破坏防治研究

为探究装配式水泥混凝土路面板破坏机理和预防措施,文中分析装配式水泥混凝土路面破坏机理,试配水泥混凝土预制面板混合料配合比,分析装配式路面的面层、基层破坏防治及面板吊装、拼装工艺要点,总结比较了3种不同的板间传力构造方式,重点推荐了板间传力杆系统,并总结提出传力杆系统的关键应用技术。     

混凝土路面传力杆疲劳松动行为的试验研究与数值模拟

针对水泥混凝土路面传力杆的疲劳失效问题,从传力杆与混凝土接触面力学性能退化的角度入手,研究了传力杆疲劳失效现象的产生机理与扩展规律。首先,建立了考虑传力杆与混凝土、面层与基层接触面力学行为的水泥混凝土路面三维有限元模型,研究了多种车辆轴载作用于板边时传力杆装置的力学特性;其次,开发了传力杆与混凝土接触面力学性能试验系统,设计了传力杆试件的拟静力加速加载试验,模拟了传力杆疲劳松动的形成过程;再次,根据试验现象建立了含弥散裂纹体的缩缝子结构有限元模型,应用扩展有限元法模拟了传力杆的疲劳松动行为;最后,提出了基于数值分析技术的水泥混凝土路面缩缝临界车辆轴载计算方法。研究发现:轮胎与路面接触位置下方传力杆附近应力集中区域是荷载传递过程中缩缝结构的最不利位置;重载车辆长期作用导致传力杆周边混凝土材料长期处于高接触应力加卸载状态,由此引发的龟裂与剥落最终将造成传力杆疲劳松动量的不断增加;应用数值分析技术可有效地反演路面缩缝结构的临界车辆轴载,防止传力杆周边混凝土内出现损伤累积,避免传力杆发生疲劳松动。研究成果有助于更精确地评估水泥混凝土路面传力杆装置的工作状态,了解传力杆在交通荷载与环境等因素长期作用下的失效过程,科学地预测传力杆装置的疲劳寿命,快速地进行设计方案对比。     

钢纤维混凝土路面接缝传荷能力试验研究

为研究正常使用状态下钢纤维水泥混凝土路面接缝的传荷性能影响因素及其衰减规律,对10块普通水泥混凝土路面板和10块钢纤维混凝土路面板进行了疲劳荷载试验。试件分别采用不同的传力杆直径、长度、混凝土板厚度及钢纤维掺量,分析了不同因素对钢纤维路面板接缝传荷能力的影响。结果表明:掺加钢纤维能够有效提高路面板的传荷能力,降低传荷能力衰减速率;钢纤维混凝土路面板的传荷能力随钢纤维掺量的增加而增大,受传力杆直径、长度影响较小;普通水泥混凝土路面板的传荷能力在最初加载的7万次过程中衰减明显,之后衰减缓慢;传力杆直径、长度及混凝土板厚度的增加,均能够提高接缝的传荷效率,但提高幅度十分有限。     

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.     

混凝土路面预制拼装快速修复关键技术研究

针对当前预制拼装修复的路面存在平整度差、基层与板块分离的问题,提出了预制拼装快速修复的关键技术。首先通过设计新型的集吊装、调平、灌浆功能于一体的预制拼装构件,保证了预制拼装修复的路面具有良好的平整度;其次在预制的混凝土板的底部设置灌浆槽,通过灌浆使预制拼装板与基层保持良好的接触,基层均匀支承预制拼装板;最后将该技术应用于工程实践。结果表明:预制拼装修复关键技术是可行的,有利于推进该技术在水泥混凝土路面快速养护中的应用。     

刚性路面缩缝增设传力杆失效原因分析

当有接缝水泥混凝土路面由于未设置传力杆及基层支承不足发生破坏时,在横缝处增设传力杆(DBR),可改善接缝荷载传递效率和预防面板发生进一步的破坏.但得克萨斯州US59路段在DBR处理后2年内再次发生破坏.对该工程中所取芯样研究表明:传力杆底部过多的空隙阻碍了接缝处适量荷载的传递,而大量空隙的产生是回填材料固结不充分所致....     

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。     

水泥混凝土路面养护新技术研究

文章针对我国水泥混凝土路面目前普遍存在的盐冻破坏、板底脱空及断板现浇养生时间长等突出问题,建立了评价混凝土盐冻破坏的试验方法,研究了影响盐冻破坏的各种因素并提出水泥路面板底灌浆的预防性养护方法、混凝土路面边角快速修复方法、预制拼装快速修复方法、整板现浇快速修复方法等一系列养护新技术。     

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。     

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。     

基于声发射的混凝土路面传力杆疲劳松动失效机理研究

传力杆装置的疲劳松动是影响水泥混凝土路面结构使用寿命的重要因素。该文通过数值方法研究了车辆轴载作用于板边时传力杆装置的力学特性,在此基础上开发了传力杆的疲劳试验设备,模拟重载交通环境中缩缝最不利位置传力杆的疲劳松动行为,研究了传力杆在不同道路交通荷载条件下的疲劳松动发生机理。研究结果表明:车辆通过缩缝过程中,轮胎与路面接触位置下方传力杆与周边混凝土承载材料间处于高接触应力的加卸载状态;在标准轴载交通环境中,传力杆装置的疲劳松动扩展缓慢;在重载交通环境中,传力杆与混凝土在接触面上持续脱黏,混凝土内微裂纹持续扩展引起材料发生龟裂与剥落,导致传力杆出现疲劳松动;传力杆松动的产生和松动量的增长速率与车辆轴载水平密切相关。     

钢纤维水泥混凝土路面接缝传荷能力分析

对钢纤维混凝土中钢纤维的掺量与强度的关系进行了分析，得出路面中使用的钢纤维抗拉强度应不小于600MPa。对钢纤维混凝土纵向假缝的承载能力进行了讨论，认为纵向假缝可以取消拉杆；对钢纤维混凝土路面横向假缩缝的传力杆设置和分缝方式进行了探讨，提出了当钢纤维掺量为0．6％－1．0％，路面板长设计为7－12m时，可采用隔2道缩缝传力杆并加深2／5板厚切缝；中间2道缩缝可不设传力杆，并浅切缝，深度1／5板厚。     

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。     

机场复合道面基层裂缝的断裂力学分析

为了研究基层裂缝对机场复合道面结构的影响,建立了考虑基层裂缝的机场复合道面结构数值计算模型。采用弹性断裂力学理论,利用有限元软件Abaqus分析了不同基层裂缝宽度在对称荷载和非对称荷载作用下对机场道面结构应力的影响,并对混凝土板基层设传力杆与不设传力杆的两种计算模型进行了对比分析。研究结果表明:当不设传力杆时,在对称荷载作用下,基层裂缝宽度对道面应力的影响较小;非对称荷载作用下裂缝宽度对道面结构的影响较大,且A型荷载较B型荷载影响要大。不论对称荷载还是非对称荷载,设传力杆可削弱对机场道面结构的损坏。在裂缝宽度相同的情况下,非对称荷载作用下设传力杆效果比对称荷载作用效果要好,且非对称B型荷载比非对称A型荷载作用效果要好。裂缝宽度越小,传力杆作用越大。     

传力杆在水泥混凝土路面断裂板维修中的应用

借助三维有限元方法,对传力杆应用于路面断板维修进行数值模拟,分析了各种形状断板加装传力杆的效果,并对该维修措施的经济效益进行了讨论。根据分析讨论可知,将传力杆应用于水泥混凝土路面断裂板的维修中是有效可行的。在此基础上提出了水泥混凝土路面横向断裂板加装传力杆维修的施工工艺。     

水泥混凝土路面缩缝传荷体系的力学分析与优化

介绍了水泥混凝土路面增设传力杆构建缩缝传荷体系的必要性,提出了推荐的传力杆长度与直径比例、布设间距等;指出可靠、有效的缩缝传荷体系不仅能够改善面层板和基层的受力状态,而且有利于保持路面的整体使用功能、提高路面的使用耐久性。     

水泥混凝土路面预制拼装快速修复技术研究

预制拼装技术是水泥混凝土路面断板修复中用时最短的一项养护新技术。文章从理论上分析了预制板弯拉强度和几何尺寸的确定方法,阐明了预制拼装修复技术的各道施工工艺,总结了大、小两种板块的试验路段。并对预制拼装和现浇修复的经济性进行比较。提出了预制拼装修复技术应用建议。     

不同施工方式对传力杆空间位置影响及接缝应力分析

汇总和归纳了施工后传力杆的所有可能的基础偏位,针对广西省某双向四车道高速公路传力杆不同植入方式(DBI法和支架法),采用德国某公司研发的无损检测设备对该条公路水泥混凝土路面进行传力杆空间位置现场检测。为确保检测具有较高的可信度,采用自制的模型对检测仪器进行了校验。校验结果证明了仪器工作性能良好,能够准确地检测出传力杆的空间位置。基于大数据对DBI和支架法植入的传力杆进行了路面检测分析,结合各个基础错位的控制指标,表明支架法植入传力杆空间偏位值小于DBI法。通过分析认为,DBI法具有较大的发展潜能。采用有限元分析软件,分析传力杆的偏转角度对混凝土板的最大应力及主应力分布状态的影响,得出传力杆的偏转角度应控制在5°以内的结论。     

GFRP筋作为混凝土路面传力杆的试验研究与数值模拟

为解决水泥混凝土路面传统钢质传力杆易锈蚀且表面硬度过大的问题,文中采用玻璃纤维聚合物(GFRP)筋作为路用传力杆,通过道路整体结构三维有限元分析,研究了GFRP传力杆在车辆轴载作用于缩缝板边时的荷载传递能力;开发了传力杆的路用性能试验设备,开展了传力杆试件的静力极限试验与拟静力加速加载疲劳试验,研究了GFRP传力杆的抗剪能力与耐疲劳性能。研究发现:为保证水泥混凝土路面缩缝结构的荷载传递能力,GFRP筋的直径需要比传统钢质传力杆增加25%~30%才较为合理,不但满足重载交通条件对传力杆装置的抗剪与抗疲劳性能要求,还可缓解缩缝最不利位置的应力集中状态,降低传力杆周边混凝土承载材料在道路交通环境下的开裂风险。     

多车道传力杆自动植入机应用研究

水泥混凝土路面常设置接缝来减小温度和湿度的约束,降低温度和湿度应力,进而控制水泥混凝土板的开裂损坏。然而,接缝是水泥混凝土板的薄弱部位,随着行车荷载作用次数的增加和重载、超载车辆的增多,接缝传荷能力往往在很短时间内大幅度降低,而产生唧泥、错台、断板等病害。因此,《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）要求重、特重交通水泥混凝土路面的每条横向缩缝均应设置传力杆,以提高板块之间的传荷能力,分散车辆荷载应力。