地震波法检测水泥混凝土路面板脱空室内试验研究

分析了地震波法检测水泥混凝土路面脱空的基本原理。借助IDTS3850振动测试仪,进行了室内混凝土脱空板振动模拟试验,记录与分析了室内不同脱空状态下水泥混凝土路面板的微地震波,初步获得了室内模拟水泥混凝土路面板在不同脱空状态下的振动特性规律。结果表明:室内板底脱空程度越严重,板体振动系统受到激励作用时产生的自然频率越低,振动时间越长,振幅则越大。     

水泥混凝土路面脱空区域接触补偿求解方法探讨

针对水泥混凝土路面板脱空产生机理,充分考虑实际工况下面板与基层的接触状态,建立了脱空分析模型。并基于该模型首次提出了"接触补偿"的概念,并指出其为水泥混凝土路面三点回归脱空识别方法中荷载~弯沉曲线出现截距值的根本原因。采用考虑接触的非线性有限元方法对脱空区域面板与基层接触面进行分析计算,结果表明:接触补偿大小与斜率差之间具有非常好的相关性,并且脱空区域顶面曲线形状对接触补偿大小的影响不大。研究结果为水泥混凝土路面脱空的定量识别提供理论基础,对水泥混凝土路面的养护技术发展具有重大工程实用价值。     

水泥混凝土路面板底脱空对路面荷载应力的影响

中国水泥混凝土路面早期破坏比较严重,而脱空是造成这一现象的主要原因.当出现脱空后水泥板体产生的荷载应力会迅速变大,为了研究脱空对路面荷载应力的影响,利用光纤光栅技术在(湘)潭—邵(阳)高速公路水泥路面上进行试验,并使用有限元进行模拟分析.通过试验及分析得出:荷载与脱空尺寸对水泥混凝土路面脱空区内的动水压力影响很大,水泥混凝土路面板体产生的荷载应力与施加的荷载和脱空尺寸成线性关系,随着车辆荷载和脱空尺寸的增加,水泥板内的荷载应力线性增大.同时根据有限元模拟得到了考虑荷载和脱空尺寸条件下的潭邵高速公路水泥混凝土路面的荷载应力计算公式.     

声振法检测水泥混凝土路面板纵缝脱空试验与数值仿真分析

为了研究声振法检测水泥混凝土路面板纵缝脱空动力响应,针对水泥混凝土路面板纵缝脱空,采用室内缩尺试验和数值仿真结合的方法,通过传感器采集和分析室内试验中水泥混凝土路面板的应变和振动加速度。同时,结合试验情况建立水泥混凝土路面板纵缝脱空有限元模型,对路面板进行数值仿真分析,并与试验解进行了对比。结果表明:随着水泥混凝土路面板纵缝脱空面积的增大,路面板最大振幅对应的频率逐渐降低,振动时间逐渐延长,板的振动加速度和应变逐渐增大,其中板底应变大于板顶应变,且不同落锤高度也对试验结果有一定影响;纵缝脱空水泥混凝土路面板的最大振动加速度、应变和振动时间明显大于非脱空水泥混凝土路面板,而最大振幅对应的频率小于非脱空路面板;纵缝脱空试验解与数值解对比表明数值解是可行的,二者可以互相验证。     

基于PFWD弯沉测试的水泥路面脱空评价实用技术

板下脱空是水泥路面的主要病害形式之一。由于脱空的隐蔽性,其判别需要借助于特殊设备,根据大量的PFWD实测弯沉数据,从统计学角度分析了水泥板各点弯沉之间的相关性,探讨路面脱空的发展演化规律。同时利用有限元软件ABAQUS对路面实体进行建模,分析在PFWD冲击荷载作用下不同脱空面积的路面弯沉响应,最终回归得到水泥混凝土路面脱空的弯沉评价指标,用于指导水泥混凝土路面脱空的快速判定。该技术手段在界阜蚌高速公路水泥路面试验段中实际运用效果良好,并推广至合六叶高速公路大顾店至叶集段水泥路面白加黑改建施工中。     

基于ABAQUS的水泥路面脱空形态神经网络识别方法

为了能够准确识别板底脱空形态,并给出注浆工程量的计算依据,提出一种基于ABAQUS的神经网络方法。利用ABAQUS有限元软件模拟不同脱空形态路面板在荷载激励下的声学信号并提取声学特征值;通过BP神经网络构建多指标声学特征与脱空形态指标的关系模型;由实测声学信号提取脱空区域的多指标声学特征值,并进行路面板底脱空形态指标的预测。结果表明,建立的神经网络模型能够比较准确地识别板底脱空形态指标,可以为水泥混凝土路面板底脱空处治工程量的预测提供有效手段和依据。     

基于傅立叶变换和奇异值分解的路面脱空判定

声振法检测水泥混凝土路面脱空所采集的是声振信号,可用频谱图分析,采用奇异值分解可有效地提取特征矢量,并将特征矢量送入神经网络进行模式识别。分析结果表明,能在车辆噪声干扰下有效地识别水泥混凝土路面板下地基的脱空情况,为检测路面板下地基脱空的方法提供了理论依据。     

水泥混凝土路面板下脱空的路面雷达电磁波模拟

建立了路面雷达电磁波在水泥混凝土路面结构中传播的二维时域有限差分(2D-FDTD)方程,并针对空气耦合式天线雷达进行了水泥混凝土路面板下存在脱空病害的路面雷达电磁波模拟。进一步分析了水泥混凝土板下脱空出现水充空洞及气充空洞两种情况的路面雷达回波特性,本文的研究对路面雷达技术应用于水泥混凝土路面脱空病害检测实施具有重要的理论参考意义。     

基于有限元的季冻区水泥混凝土路面板底脱空判别方法研究

脱空直接影响路面工作性能。《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG H20-2007)中给出了水泥混凝土板脱空测试以及判别方法,但该规范中并没有给出脱空的判别指标和判别标准。《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1-2001)推荐的0.2mm有必要根据各地区实际的路面结构进行调整。文中利用有限元对季冻区水泥混凝土路面结构进行建模,得出适用于季冻区水泥混凝土路面板底脱空的判别标准推荐范围,并对鹤大高速进行弯沉检查及现场取芯验证,从而更准确地评价季冻区水泥混凝土路面板底脱空状况。     

基于频率参数变化的混凝土路面脱空识别研究

阐述了瞬态冲击响应法用于混凝土面板脱空检测的理论基础和原理,建立了不同脱空状态下的混凝土面板的有限元模型并进行了理论模态分析,依据有限元分析结果,制作了3块设置不同脱空区的混凝土面板,对板施加瞬态冲击力,测得板的振动频率信号,并根据板上测点频率参数的变化将脱空板和无脱空板区分开来。研究结果表明:模型板试验结果和理论分析一致,文中采用的理论和试验方法可有效应用于混凝土路面板的脱空检测。     

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...     

水泥混凝土路面板底脱空判别物元分析方法

针对目前水泥路面板底脱空判别存在的问题,提出了一种基于FWD测试的水泥路面脱空判别物元分析方法,即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板底脱空状况的多指标综合判定.工程应用实例表明,该模型能够更加客观、准确地反映水泥路面板底脱空状况,具有一定的推广应用价值,为水泥...     

海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应分析

为了分析海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应,运用有限元软件ANSYS建立三维有限元路面模型,计算在车辆荷载作用下各结构层力学指标的变化规律。结果表明:在设有透水沥青混合料功能层的透水水泥混凝土路面中,功能层对多孔混凝土层层底拉应力折减作用比较小;表层排水型透水水泥混凝土路面中水泥混凝土层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素;基层储排水型透水水泥混凝土路面多孔混凝土基层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素;全透型透水水泥混凝土宜采用低模量高厚度设计,用于低承载道路。采用均匀设计法,通过回归分析得到透     

行车荷载作用下水泥混凝土路面力学性能分析

采用有限元方法，建立计算模型，对行车荷载作用下水泥混凝土路面的力学性能进行了研究，重点分析了面层、基层和土基强度、面层厚度及车辆荷载等不同参数对路面力学性能的影响。     

重载及脱空耦合状态下混凝土路面疲劳寿命分析

重载及板底脱空是引起水泥混凝土路面早期破坏最主要的2个因素,采用三维有限元方法对水泥混凝土路面在重载及板底脱空耦合状态下的应力及疲劳寿命进行了分析,结果表明,在温度、重载及脱空等几种不利因素的共同影响下,路面板受力状况急剧恶化,路面的使用寿命大大缩短,有时甚至可能产生极限破坏.     

特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层防裂机理分析

反射裂缝是旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的主要病害之一,目前尚无理想的解决方法,针对这一问题,提出了采用特粗粒径沥青碎石AM-40作为裂缝缓解层的方法,利用特粗粒径沥青碎石的多空隙结构阻断裂缝尖端的扩展路径,消散及吸收由交通荷载及环境温度变化所产生的应力及应变,减小接缝处加铺层的应力集中现象。采用三维有限元法对设置普通沥青混凝土与特粗粒径沥青碎石2种类型裂缝缓解层的加铺结构进行力学对比分析可知,后者的荷载应力、温度应力及耦合应力均小于前者的应力值。通过加铺层试验路观测与理论计算分析表明,特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层可有效地防止或减缓水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的反射裂缝。     

基于拓宽罩面刚性基层的路基差异沉降标准研究

针对水泥混凝土路面拓宽罩面结构的受力特征,通过现行设计规范对复合式路面疲劳应力进行了验算,采用有限元对碾压混凝土刚性基层因路基差异沉降引起的板顶横向和竖向应力分布进行了计算。结果表明,随着路基差异沉降量的增加板顶最大横向拉应力亦增大,为满足碾压混凝土3.5MPa设计弯拉强度的要求,新旧路基差异沉降量应控制在50mm范围内。     

水泥混凝土路面不同脱空检测方法识别率的对比验证

通过水泥板每孔灌浆量以及与其他孔连通情况,对几种脱空检测方法进行了验证。在500 m长的试验路中分别使用了FW D、声振法等设备进行了脱空检测,通过比较每孔灌浆量的方法对几种检测方法进行了验证,得到了不同检测方法的识别率,为施工单位选择适当的检测方法提供了依据。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。