FWD检测与水泥砼路面病害分析

采用落锤式弯沉仪(FWD)对广湛高速公路某段水泥路面主车道砼板的接缝传荷能力、板角脱空状况以及基层顶面当量回弹模量进行测试。结合路面破损情况的调查,分析了该段水泥砼路面破损的主要原因以及路面病害发展的规律。     

板底脱空对水泥混凝土路面接缝传荷的影响

基于路面力学专业有限元软件KENSLABS,建立起板底横缝处存在脱空的水泥混凝土路面双块板设置传力杆的数值模型。在考虑板重和温度翘曲的情况下,阐述了两种脱空形态(接缝两侧均脱空、受荷板一侧脱空)下脱空高度(即初始间隙)的改变对轮载传荷能力的影响,对比研究了在两种脱空形态与板底无脱空时传力杆直径、间距、松动量以及支承模量等参数对传荷能力的影响权重,分析了传力杆非均匀布设对传荷系统的优化效果。结果表明:接缝两侧均脱空、受荷板一侧脱空时,传荷系数随着脱空高度分别呈递增、递减规律,但传荷系数趋于稳定时,接缝两侧均脱空时,板块最大挠度的绝对值更大;不同脱空形态下,传力杆各项参数均与传荷系数呈线性相关关系,传力杆松动量对传荷系数的影响最为显著;不同脱空形态下,传力杆非均匀布设能提高传荷系数,同时减小传力杆承受的最大剪力。板底脱空传荷能力评价宜同时考虑传荷系数和各板块最大挠度值的绝对值,传力杆非均匀布设对传荷系统的优化宜以传荷系数和传力杆所受剪力同时评价。     

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。     

基于脱空的水泥路面预防性养护时机研究

脱空是水泥砼路面的常见病害,直接影响着路面性能的衰变。为了确定路面发生脱空后何时是进行预防性养护的最佳时机,详细分析了水泥砼路面状况与脱空的内部关系,通过把路面状况指数和脱空率的具体数值进行回归得到两者之间的函数关系并构建模型,借助模型找到路面状况指数下降时的最大加速度,从而得出与之对应的脱空率临界值并确定最佳预防性养护时机,最后通过实例分析来验证模型的可行性。     

水泥砼沥青加铺层路面反射裂缝成因分析

以南方某高速公路为依托,通过对加铺层反射裂缝发生的性状进行现场调查、钻芯取样,并从加铺层结构、材料以及原水泥砼路面接缝传荷等方面进行加铺层反射裂缝成因分析。结果表明,基层和土基强度明显较弱、旧水泥砼板接缝传荷差且脱空病害未作处治,导致加铺层反射裂缝病害过早出现;同时,应力消散夹层的合理设置也是延缓反射裂缝产生的关键措施。     

水泥混凝土板底脱空对沥青加铺层的影响研究

根据水泥混凝土路面脱空形态及受力特性,建立水泥板存在脱空状态下的沥青加铺结构有限元模型,分析了脱空范围变化、单板脱空与双板脱空、传荷能力变化时沥青加铺层的受力变化情况。结果表明:脱空对加铺层受力影响非常明显,脱空范围的增加、脱空形式由单板变为双板以及传荷能力的衰弱都会对加铺层造成不利的影响。     

基于FWD的水泥砼路面脱空识别方法

从水泥砼路面板底脱空力学机理的有限元分析出发,认为水泥砼路面板底脱空等同于地基刚度系数的消减.根据以上理论,提出了基于FWD的水泥砼路面板底脱空的识别方法,并在东莞市水泥砼路面检测中得到了应用,效果良好.     

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。     

水泥混凝土路面板下地基脱空状况的评定与分析

以重复荷载下的接缝工作特性为基础,通过对第一传荷状态临界荷载及其对应弯沉影响因素的分析,指出脱空对弯沉的影响是显著的,并提出以第一传荷状态临界荷载与对应弯沉为指标的脱空评定模型与评定方法,使评定工作在单板系统基础上进行,排除了接缝传荷状况不确定的影响。最后,给出脱空尺寸与弯沉典型回归关系式,从而能够利用FWD对水泥混凝土路面板下脱空进行快速评定。     

旧砼面板接缝影响下沥青加铺层温度应力分析

针对旧水泥砼路面上沥青加铺层反射裂缝病害,采用有限元方法分析了路面温度应力在接缝不同传荷能力下的变化情况.计算结果表明,当温度降低、沥青加铺层变形受阻时,沥青加铺层温度应力集中现象会随着水泥砼路面接缝传荷能力的增强而得到显著改善,建议在旧砼路面改造工程中改善接缝传荷状态,延缓路面反射裂缝的出现.     

基于有限元法的水泥砼路面最不利荷载位置最大弯拉应力响应分析

通过采用路面有限元分析软件EverFE.2.24,分别分析了面层和基层厚度、基层和土基强度、传力杆等对水泥砼路面最不利荷栽位置的弯拉应力力学响应,得出各因素与水泥砼路面最大弯拉应力的响应关系,为水泥砼路面的结构设计提供参考依据.     

水泥砼板下脱空状况时接缝处弯沉的影响分析

利用三维有限元法建立分析模型 ,计算了具有接缝的旧水泥砼板在行车荷载作用下的位移状况 ,分析了板下脱空与接缝传荷对弯沉的影响     

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。     

基于物元模型分析方法的水泥路面脱空综合评定

针对目前水泥路面脱空状况评定方法中方法单一,不同评定方法的结果差异较大,主观影响因素过多等问题,根据影响脱空状况的板角最大弯沉、FWD截距、FWD斜率、接缝传荷系数等指标,提出了一种基于物元模型的水泥路面脱空状况综合评定方法,以水泥路面脱空状况、评价指标及其特征值构造物元模型,并根据计算出的综合关联度实现对各水泥路面脱...     

超(重)载对脱空水泥砼路面板使用寿命的影响

超载、重载及板底脱空是引起水泥砼路面早期破坏的主要原因.根据水泥砼路面板下脱空形态试验获得的脱空区形态特征,对超载及重载车辆作用下脱空水泥砼路面板内的最大弯拉应力进行了求解和使用寿命计算,并在此基础上计算了考虑温度疲劳应力影响时水泥砼路面的使用寿命.结果表明,在温度、重载及脱空等不利因素共同作用下,路面板使用寿命大大缩短,有时甚至出现了断裂破坏.     

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.     

水泥混凝土路面脱空状况下的弯沉分析

采用Winkler地基不等平面尺寸双层双块板模型,分析了基层横向超宽Ba、板角脱空尺寸Lv及不同结构组合对板中、板角弯沉及弯沉传荷效率W、弯沉指数DI的影响。结果表明,不同结构组合中,板中、板角弯沉不同,基层超宽Ba、板角脱空尺寸Lv的变化对板角弯沉影响比较显著,对板中弯沉影响不大。弯沉传荷效率W、弯沉比DI随脱空量变化曲线具有相关性。分析结果可用于水泥混凝土路面板底脱空的评价。     

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.     

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...     

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。