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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

水泥混凝土路面复合材料传力杆的研究

1项目来源广东省交通厅科技计划立项编号：2006—372主要完成单位韶关道路工程学会华南理工大学3主要技术内容目前我国水泥混凝土路面使用的传力杆普遍是钢质传力杆,然而大量的研究与野外实践表明,钢材并不是最好的传力杆材料,这主要体现在两个方面：（1）使用多年后的钢质传力杆由于雨水、氯化物等侵入容易锈蚀;（2）由于钢材较大的表面硬度,导致传力杆与混凝土接触界面在车轮荷载作用下产生较大的接触应力,     

开裂水泥混凝土路面加设传力杆作用评价

使用刚性路面有限元程序ISLAB2000对横向开裂水泥混凝土路面加设传力杆进行模拟,分析讨论了加设传力杆的即时理论效果.同时,使用密歇根州与华盛顿州DBR路段、FWD检测数据验证了加设传力杆理论效果的正确性.研究表明:当裂缝传荷系数大于89%时,传力杆的加设将不会提高裂缝的传荷水平.而不考虑温度梯度情况下,DBR处理后...     

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。     

复合材料作为水泥混凝土路面传力杆的尝试

水泥混凝土路面设计规范明确规定,所有高等级水泥混凝土路面必须设置传力杆,并且提出了加大传力杆直径的要求,因此刚性路面的钢材用量急剧增加。近年来,国内外钢材价格一直呈上升趋势,水泥混凝土路面建设将面临着大幅提高成本的局面。此外,钢筋由于接缝渗水容易导致锈蚀,而且钢筋表面硬度过大,在车轮荷载作用下极易导致与水泥混凝土接触面的损坏。因此,急需寻找一种钢质传力杆的替代品。由于复合材料具有的特性可以很好地解决以上问题,拟尝试利用填注混凝土玻璃钢管作为路用传力杆,就此进行了大量室内试验,并在野外修建了试验路。理论研究及试验结果表明,填注水泥混凝土的玻璃钢管代替传统的钢质传力杆是完全可行的。     

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...     

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。     

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。     

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....     

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。     

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。     

传力杆环氧涂层对使用寿命影响的分析

在收集国内外关于无涂层钢筋和环氧涂层钢筋锈蚀率和蚀坑深度试验结果的基础上,提出了水泥混凝土路面无涂层钢筋和环氧涂层钢筋传力杆的锈蚀率以及锈蚀率和蚀坑深度的关系,对比分析了传力杆在无涂层和有环氧涂层条件下的使用寿命.计算结果表明,无涂层钢筋传力杆在腐蚀严重的地区只能满足5～12年的寿命要求,而环氧涂层钢筋传力杆可以满足28～30年的使用寿命要求.     

水泥混凝土路面缩缝增设传力杆施工技术

针对水泥混凝土路面设缝处极易发生病害的问题,介绍了在原未设传力杆的水泥混凝士路面增设缩缝传力杆的原理和作用,并简述了增设缩缝传力杆的必要性、可行性以及优越性;结合工程实例阐述了增设缩缝传力杆的施工技术与质量控制方法。实践证明：增设缩缝传力杆是预防和减少病害的有效措施。     

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％.