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.     

脱空耦合下水泥混凝土路面疲劳寿命影响因素分析

基于ANSYS建立板底脱空的水泥混凝土路面力学模型,计算其在不同因素影响下的最大弯拉应力,分析其应力变化规律。然后,再利用公式计算板底脱空水泥混凝土路面不同因素下的疲劳寿命,分析其变化趋势,为水泥混凝土路面板设计及后期维护提出依据。最后,再结合疲劳寿命计算结果,利用层次分析法确定板底脱空状态下影响其疲劳寿命的各个主影响因素所占权重。结果表明:脱空半径对其影响最大,权重占0.483,且脱空半径达到400mm时,随着其他各因素的不利发展,疲劳寿命趋于稳定;温度梯度影响下,各脱空半径影响下的弯拉应力变化规律整体一致;面层模量对疲劳寿命影响相对较小,仅占0.114;面层厚度为300mm时,水泥混凝土路面性价比较高。     

水泥混凝土路面板角脱空受力特性分析

为研究水泥混凝土路面板角脱空区受力特性,应用ANSYS-CFX建立流固耦合模型,对水泥混凝土路面在车辆荷载-动水压力耦合作用下板角脱空区所受应力进行了分析。研究结果表明:在相同行车荷载作用下,相比于无水状态的脱空区,有动水压力作用下的板角脱空区裂纹尖端等效应力和最大主应力提高了约30%,而脱空区路面板板顶和板底的应力有着不同程度的减小,且板顶的主拉应力大于尖端的主压应力。考虑有水状态下材料的刚度折减时,脱空区裂纹尖端和路面板所受应力不同程度增大。     

基于多板协同受力的前嫩公路水泥混凝土路面应力有限元分析

公路水泥混凝土路面板的侧面存在着三边约束、四边约束等多板协同受力情况,为此采用有接缝水泥混凝土路面三维有限元分析程序EverFE构建9块板的有限元验算模型,对前嫩(前锋农场—嫩江)公路嫩江支线一级公路水泥混凝土路面进行多板协同受力条件下的应力分析。结果表明:在多板协同受力时,面层板的最大弯拉应力与协同受力作用的强弱有关。当横缝设置传力杆后,板块之间的协同受力作用增强,横缝中部加载时,最大弯拉应力下降;纵向自由边中部加载时,最大弯拉应力有小幅度增长,验算条件下其增长幅度为1.3%以下。负温度梯度下,最大弯拉应力出现在面层板的表面,小于正温度梯度时的弯拉应力,同时其发生位置与正温度梯度情况不同,在加载板的荷载位置、面层板的中部都可能出现,且可能同时出现在多块板上;协同受力作用越强,其表现愈明显。板中加载时,协同受力强弱对面层板最大弯拉应力的影响较小。在零温度梯度情况下,基层刚度的下降将导致面层板最大弯拉应力的增大,此规律不受板块之间协同受力强弱的影响;非零温度梯度情况下,适当降低基层刚度对减小面层板的最大弯拉应力有利,且正、负温度梯度下的情况均相同。     

基于单点弯沉值的水泥路面脱空判定影响因素分析

针对单点弯沉值判定水泥路面板底脱空中存在的问题,采用ABAQUS有限元软件建立了典型路面结构不同脱空深度和不同脱空尺寸三维模型,分别在考虑温度场和不考虑温度场两种情况下施加5t荷载,模拟分析了不同脱空深度、尺寸和环境温度对单点弯沉值进行脱空判定的影响程度,并进行了现场试验验证,总结了单点弯沉值脱空检测的适用范围,用来指导水泥混凝土路面的板底脱空检测。     

脱空状态下水泥混凝土路面最大弯拉应力及疲劳寿命的响应分析

通过采用有限元分析软件ANSYS建模,计算水泥混凝土路面在脱空状态下的最大弯拉应力,并考虑板块厚度、脱空深度、脱空范围等因素对水泥混凝土路面的最大弯拉应力的力学响应,结合计算结果分析脱空状态对水泥混凝土路面疲劳寿命影响。     

水泥砼路面板板角脱空在重载作用下的应力研究

通过ANSYS建模,采用弹性地基板,基垫层在应力允许范围内扩大,计算不同厚度、不同脱空程度的水泥砼路面板在重载作用下的最大弯拉应力,并进行对比,同时选取两个代表性的厚度25和45 cm进行应力分析,通过计算应力结果分析其对路面疲劳寿命的影响.     

机场水泥混凝土道面实测弯沉值的温度影响分析

为探究机场道面温度状况对实测弯沉值影响的规律,现场测试获得了机场水泥混凝土道面在不同温度下的动态弯沉值。对板中、板边、板角实测动态弯沉值与温度的关系进行了探究,分析了落锤式弯沉仪(FWD)在受温度影响发生变形的道面板上不同放置位置对实测弯沉值的影响,同时研究了机场水泥混凝土道面板的脱空判定与温度的关系。研究结果表明:随着温度升高,板中弯沉值逐渐增大,板边、板角弯沉值逐渐减小,板中、板边、板角弯沉值受温度影响程度逐渐增加;FWD测量位置与所处道面板变形情况不合理将导致弯沉值失真;测试道面板中、板边弯沉可通过线性回归进行温度修正,板角弯沉可通过二项回归进行温度修正,基于道面板温度梯度的弯沉温度修正关系相关性和应用性更好;脱空判定值受温度影响较大,不同时间不同温度情况将出现相悖的判定结果,进行脱空判定时,有必要对脱空判定值进行温度修正。     

水泥混凝土路面板底脱空成因分析及处治技术

通过分析水泥混凝土路面板底脱空的破坏形态,得出了水泥混凝土路面产生板底脱空的深层次原因,同时,基于力学计算和疲劳寿命预估,研究了面板厚度和脱空尺寸对脱空板体临界截面弯拉应力和使用寿命的影响.在此基础上,提出了适用于水泥混凝土路面板底脱空处治的技术措施及施工质量控制标准,以有效处治水泥混凝土面板脱空问题,延长混凝土路面使...     

基于FWD技术的水泥路面板底脱空的检测

水泥路面在使用若干年后,会在环境和荷载的作用下出现板底脱空,影响水泥路面的使用寿命。本文首先分析了板底脱空的机理,然后采用落锤式弯沉仪（FWD）和贝克曼梁（BB）法测得了不同水泥板块的弯沉值,并通过回归分析建立了两者间的关系。通过对比不同板底脱空的确定方法发现,采用FWD截距法判断水泥板板底脱空具有较高的识别率,明显优于其它两种方法。根据压浆实测板底脱空状态,确定了本条检测路段的脱空FWD弯沉评定标准。     

水泥混凝土路面板脱空的弯沉值影响因素分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了路面板脱空的三维有限元模型,通过与试验数据的比较,证实了该模型的合理性。在此基础上,分析了脱空尺寸、脱空高度、脱空形状以及脱空面积对脱空路面板弯沉值的影响。分析表明,脱空水泥混凝土路面板的最大弯沉值出现在板角;随着板底脱空尺寸和脱空面积的增大,路面板的最大弯沉值亦逐渐增加;脱空高度以及脱空面积相等时脱空区域形状对弯沉值的影响很小。     

基于ANSYS的水泥路面板底脱空力学模拟分析

针对板底脱空极易导致水泥混凝土路面板的断裂和破碎,并严重影响水泥混凝土路面板使用性能和疲劳寿命的情况,以烟台-威海高速路试验段为依托工程,将水泥路面板和板底脱空部分作为统一的力学分析体系,采用三维有限元软件对存在板底脱空的水泥路面结构进行了模拟,并对温度和轴载耦合作用下路面板的等效应力、最大剪应力及弯沉进行了计算,分析了不同降温幅度对路面板力学状态的影响,研究了存在板底脱空的水泥路面板的力学特性和弯沉变化规律。     

温度对截距法判定水泥砼路面板块脱空的影响

通过对试验场内水泥砼板块的温度采集,找出了板顶、板底温度随时间的变化规律和最大温度梯度出现的时间段,得出采用截距法判定脱空应避开的检测时间段。同时通过FWD对试验场内脱空板和非脱空板的弯沉检测,总结出板顶温度对脱空板和非脱空板结果判定的影响。     

机场混凝土道面板底竖向脱空量分析模型

通过设定不同温度梯度使道面板翘曲以模拟道面不同脱空程度,采用有限元方法分析了板底竖向脱空量与道面板厚度 h、基层厚度、接缝传荷能力、基层反应模量及道面板材料参数、道面板角中弯沉比、边中弯沉比的相关关系,并通过大量数据分析得到了道面板竖向脱空量的理论分析模型。经机场道面钻芯及弯沉测试数据验证表明,本经验公式预测值完全符合实际情况,可以作为脱空量的判定公式。     

水泥混凝土路面板角脱空的有限元应力分析

文章探讨了板底脱空的形成机理,应用有限元方法,分析了在不同车辆荷载(单轴和双轴)作用下有限尺寸板在脱空状态下的荷载应力,研究发现水泥混凝土面层板板底脱空区沿板横缝近似对称分布,且为近似的三角形楔形体,距板角愈近脱空高度愈大。当板角脱空面积达到1/2×1.0×1.0m2左右,面板最大拉应力的作用位置由板底转到板顶,可以认为,1/2×1.0×1.0m2的脱空面积是给面板带来不利影响的临界值。     

层间脱空时水泥混凝土路面的荷载应力特征

针对水泥混凝土路面层间脱空问题,采用有限元方法,建立了弹性半空间地基上考虑脱空的三维路面结构模型,计算了板角、接缝和板中3种脱空位置处脱空面积对面层荷载应力的影响。结果表明:对于板角脱空,脱空长度与宽度接近时,面层荷载应力最大;对于接缝中部脱空,平行于接缝方向的脱空越多,面层应力分布越不利;对于板中脱空,面层应力对脱空形状的敏感性较低。无论脱空位置如何,面层底部最大弯拉应力均随脱空面积、荷载大小的增加而增大,但与板角脱空和接缝脱空相比,板中脱空对面层应力的影响较小。     

脱空状态下水泥混凝土路面汽车荷载下动态力学指标响应分析

通过采用有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA建模,计算水泥混凝土路面在脱空因素影响下的应力和挠度状态,并分析路面在动态荷载作用下弯拉应力和挠度随时间变化的历程曲线,分析弯拉应力和弯沉的动态力学响应,为水泥路面动态疲劳分析提供参考。     

沥青基隔离层对机场道面疲劳寿命影响评价

文中从道面疲劳寿命角度评价了沥青基隔离层在水泥道面中的结构效应,提出考虑板底脱空的分段式道面寿命计算方法,对设置沥青基隔离层对水泥道面使用寿命的影响进行计算分析。研究证实设置沥青基隔离层能够有效提高道面的使用寿命,脱空发生的越早,设置沥青基隔离层越能够有效避免水泥道面过早疲劳开裂。若无脱空,隔离层实际上增大板中的弯拉应力,但是考虑到板块中产生脱空的必然性,使用隔离层仍然是十分必要的。     

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.