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。     

传力杆设置形式对低等级水泥路面传荷的影响研究

建立低等级水泥路面三维有限元模型,研究水泥路面接缝处传力杆设置部位、间距和角度等对结构传荷的影响。结果表明,随着传力杆布设角度从0°增加至45°,挠度传荷系数基本不变,安装间距从0.3m增加至0.5m,传荷挠度系数逐渐降低,安装部位为上、下部时传荷挠度系数相同,安装在中部时传荷系数相较于上下部布设时明显增加;对传荷效率而言,传力杆布设角度对传力影响不大,安装间距越大传荷能力越差,安装在中部时传荷能力较强。     

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。     

脱空对水泥混凝土路面接缝传荷能力的影响

水泥混凝土路面为了减少温度开裂及干缩开裂,设置了接缝,而接缝却成了水泥混凝土路面最薄弱的部分。接缝的传荷能力对于水泥混凝土路面的路用性能和使用寿命,以及对于旧水泥凝土路面的罩面设计及其使用寿命具有较大的影响。为此,在确定了脱空模型之后分别对其进行动静荷载作用下的分析,找出了不同接缝模量和脱空尺寸对受荷板脱空、受荷板和未受荷板同时脱空时接缝传荷系数LW的影响规律。分析表明:对于同一脱空尺寸下,接缝模量的增大对接缝的传荷能力的增加是单调的;对于同一接缝模量下,对于单板下的脱空来说脱空尺寸为0.8 m是脱空尺寸与LW对应关系的一个拐点,而对于双板脱空则不然,LW是随着脱空尺寸的增大而增大的。     

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％.     

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。     

广东省GF高速公路水泥混凝土路面注浆效果的检测与评价

通过采用FWD(落锤式弯沉仪),对广东省GF高速公路水泥混凝土路面板底注浆前后的结构承载能力、接缝传荷系数以及板底脱空状况等几项指标的检测与调查,合理评价了该路段水泥混凝土路面板底注浆后的效果.为水泥混凝土路面板底注浆施工质量的检验提供了参考.     

公路隧道水泥路面板底脱空有限元分析

建立了公路隧道水泥路面板底脱空结构的三维有限元分析模型,在单轴双轮荷载作用下,对由于板底脱空产生断裂情况下板角顶面最大拉应力和最大竖向位移进行了分析。通过讨论脱空宽度、面板厚度、轴载、基层模量以及基岩模量对板顶最大拉应力和竖向位移的影响,得出脱空宽度、面板厚度和轴载对板角顶面最大拉应力的影响较大,而各个因素对板角顶面最大竖向位移的影响程度差别不大。板角出现脱空时,重载是造成路面损坏的主要原因,通过增加面板的厚度和接缝设置传力杆可以有效防止路面板由于板底脱空造成的损坏。     

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。     

玄武岩纤维筋连续配筋混凝土路面冲断破坏力学分析

板底出现脱空、横向裂缝间距过窄及横向裂缝传荷能力下降会导致连续配筋混凝土路面产生冲断破坏。该文考虑冲断破坏影响因素,建立玄武岩纤维筋连续配筋混凝土路面三维脱空有限元模型,分析板底脱空、横向裂缝间距和裂缝传荷能力对冲断破坏的力学性能影响。研究结果表明:随着板底脱空区域宽度的增加,受荷板的板顶最大横向拉应力及其竖向位移显著增大,横向裂缝传荷能力显著降低,板底脱空极易导致混凝土板的断裂和破碎,良好的板底支撑可以减少冲断破坏。板底脱空条件下,横向裂缝间距越窄,受荷板的板顶最大横向拉应力及其竖向变形愈大,裂缝传荷能力愈差,愈易产生冲断破坏。板底脱空时,增大横向裂缝剪切刚度改善混凝土板的力学性能效果比板底未脱空时的改善效果更为显著,工程上应提高玄武岩纤维筋与水泥混凝土的黏结强度,使横向裂缝剪切刚度增大,集料嵌挤强度高,裂缝传荷能力增强,可以极大地改善混凝土板的力学状态。     

基于弯沉检测的水泥混凝土路面板底脱空评价方法

水泥混凝土板底脱空的检测和评定是路面检测中存在的主要技术难题.目前,工程中应用较多的是基于落锤式弯沉仪的多级荷载回归法.该方法判定板底是否脱空时,没有考虑接缝传荷效率的影响,同时该方法限值0.05 mm的制定主要通过经验总结而来,忽视了路面结构的差异.利用有限元方法计算分析不同荷位、不同脱空位置、不同脱空面积时水泥混凝...     

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。     

基于ANSYS的水泥路面弯沉影响因素有限元分析

水泥混凝土路面板的几何尺寸、板底脱空程度等因素的不同,会造成水泥混凝土路面弯沉的不同.该文利用Ansys有限元分析软件,分析了板块几何尺寸、厚度、脱空程度、传力杆结合状态等因素对板角弯沉的影响,从而为如何正确判断脱空提供理论参考依据.     

水泥砼路面板角弯沉的影响因素分析

利用有限元程序,分析了路面各结构层参数、路面板平面尺寸、接缝传荷能力、板角脱空及脱空与传荷相互作用等因素对FWD板角弯沉值的影响,并建立了接缝传荷与板角弯沉的回归公式.研究结果表明,板角弯沉受面层模量、面层厚度、基层和土基模量影响较大,受基层厚度影响较小;板角弯沉随着板平面尺寸的增大其减小比例在2%以内,正常板尺寸变化情况下可以忽略其影响;接缝传荷修正系数随接缝传荷能力的增加呈指数衰减变化规律;脱空尺寸对板角弯沉的影响较其对其他弯沉影响更为显著;弯沉值在接缝传荷和板角脱空共同作用下的变化比仅受其中一项因素影响时的变化更为明显.     

水平安装误差时传力杆工作性能研究

通过对不同表面处理方式的传力杆和对摆放位置存在偏差的传力杆进行拉拔试验,发现不同表面处理方式中喷塑处理可以最大可能性的满足传力杆的设置要求,同时发现传力杆角度的偏差是造成水泥混凝土路面接缝两侧50cm范围内出现裂缝的主要原因;通过弯曲疲劳试验,评价了不同水平安装误差条件下(0°、5°、10°、15°)的接缝传荷能力衰减...     

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。     

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。     

基层对水泥混凝土路面长期性能的影响研究

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。     

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。     

传荷能力对混凝土路面荷载应力的影响分析

对广西桂林至柳州高速公路混凝土路面接缝传荷能力进行了现场测试，采用有限元程序CPAP对混凝土路面板在不同的传荷能力下弯拉应力及挠度进行了计算分析，认为保持接缝传荷能力可有效降低路面板弯拉应力及挠度，对防止混凝土路面断裂破坏具有十分重要的作用。