密布弹簧单元支承模型的水泥混凝土路面板脱空分析

该文对传统块状地基模型进行改进,采用ANSYS建立密布弹簧单元支承的水泥混凝土路面板模型,假设路面板下地基局部脱空和地基初始反应模量不均匀下降,对不同脱空位置和脱空面积下路面板应力应变的变化进行分析。分析得出:当重载作用时,随着脱空区域的扩大,路面板的竖向弯沉及拉应力均会出现不同程度的增加,板角脱空时比板边脱空时的情况更加敏感,板角脱空时路面板的最大拉应力更容易突破极限抗拉强度。     

基于有限元计算的水泥路面板底脱空评定指标研究

采用PFWD检测了水泥混凝土路面板不同位置处的实际弯沉值,根据横缝不设传力杆的高速公路水泥混凝土路面板脱空发展的一般规律,确定了板中不脱空对应的弯沉值。通过三维有限元模拟计算,分析了在不同脱空尺寸下不同位置的理论弯沉,得到脱空面积与弯沉值的回归计算式,最终确立了板边、板角脱空的弯沉指标。     

水泥路面接缝维修技术

水泥混凝土路面接缝包括纵向施工缝、纵向缩缝、横向缩缝等。接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节,经常出现接缝填料损坏、纵向接缝张开、接缝板边和板角碎裂等病害．由于这些病害的产生．地面水从接缝渗入,使路面基层强度降低,在行车荷载作用下．导致唧泥、脱空、短板、沉陷等病害的产生．影响水泥路面的使用质量．因此对接缝必须加强养护和维修．使水泥路面经常处于良好状态．延长水泥路面的使用寿命。接缝病害产生的原因：     

重载作用对混凝土路面板的弯沉及应力分析

运用ANSYS有限元软件建立路面结构三维实体模型,用正弦荷载模拟车辆随机荷载运动,分别就路面结构竖向位移及应力变化进行重载作用模拟分析;并分析超载率与脱空尺寸的影响。研究表明:动荷载作用下面板产生的弯沉值及板底最大拉应力值随着水泥混凝土路面板板底脱空区的面积增大而增大;超载率越大且脱空面积越大,板的竖向位移和拉应力增幅越大。     

旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面昙施工技术

对原有旧水泥混凝土路面进行处理 水泥混凝土路面在加铺沥青面层前．首先要对路面进行全面检测,得出损坏的类型、程度和原因等各项情况。因路基会出现局部沉降．面板在压力作用下的应变很大,受到的拉应力就超过板所能承受的弯拉强度。出现断裂现象。当原路面板断裂处平均弯沉大于0．7mm时．要将原路面板破碎成30～100cm的小块,在破除旧面板时要防止损伤基层,对板体进行更换时要把破裂的面板去除后对基层清扫检查,     

水泥混凝土路面板角脱空状态下最不利荷位转移规律

通过计算板角不同脱空尺寸时纵边中部与板角荷载作用下受荷点的荷载应力,分析脱空混凝土板的最不利荷位转移规律,进行水泥混凝土路面板底脱空对面板疲劳使用寿命的影响研究。研究结果表明:路面板角脱空后,随着脱空区域的增大,最大应力位置由板纵边中部逐渐向板角区域转移,当脱空尺寸Lv>0.7 m,板角脱空区与未脱空区边界(即三角形脱空区域的斜边)成为面板受力的最不利荷位,并建议脱空尺寸超过0.4 m的路面板及时进行加固处治,以防止板块断裂。     

旧沥青路面对超薄水泥混凝土路面荷载应力影响

为了定量分析旧沥青路面对UTW路面使用性能的影响程度，将UTW路面板视作面层，沥青层视为基层，旧沥青路面基层以下部分视为综合地基，利用弹性三层体系模型，应用三维等参无法，计算分析了旧沥青路面铣刨后剩余厚度、弹性模量与路面板厚度、地基综合模量对超薄水泥混凝土路面荷载应力的影响。研究表明，板底弯拉应力随沥青层厚度至线性变化，且斜率与Es有关；路面板较薄时，控制沥青层厚度大子6cm，有利于UTW路面的使用；对于一定的路面板厚度，当沥青层弹性模量大于某一值后，对路面板底弯拉应力影响很小，可以此值来评价旧沥青层品质；随着Ea的减小，沥青层厚度对板底弯拉应力产生负效应。     

传力杆对水泥混凝土路面的影响

针对水泥混凝土路面常见的破坏形式,在路面接缝处设置长度为0. 41m的传力杆,通过模拟水泥混凝土路面设置传力杆与不设置传力杆,研究路面受荷板与相邻不受荷板在受力与竖向位移上的区别。结果表明:在标准轴载作用下,设置传力杆能够减小约受荷载板14%的竖向位移、10%的层底最大压应力,能够减小荷载作用的影响范围的大小;未受荷板能够有效地接收到相邻受荷板传递的力,而引起自身竖向位移以及应力变化;设置传力杆后,随着荷载的增大,相邻未受荷板的压应力、竖向位移均随着荷载的增加呈线性增加,可见传力杆对水泥混凝土路面板分散受力有积极作用。     

飞机主起落架构型对道面力学响应的影响

为给飞机和跑道的优化设计提供参考和理论依据,基于弹性层状体系理论,建立了水泥混凝土跑道的三维有限元模型;选取了2组荷载水平相当、主起落架构型差异明显的飞机,对比分析了飞机主起落架构型变化对跑道全宽度位移、应变、板底拉应力以及土基响应深度的影响.模拟结果表明:当荷载相同时,主起落架上机轮总数越多,水泥混凝土道面板位移峰值、板底最大拉应力越小,起落架构型差异导致的道面板位移峰值相差13%左右,板底拉应力相差达35%;起落架间距越小,荷载作用区位移曲线越平缓,荷载作用区拉应变越小,土基响应深度越大,起落架构型变化导致的荷载作用区拉应变相差12%,土基响应深度相差14%;主起落架构型变化对距离荷载作用位置较远区域的竖向位移基本无影响.      

水泥混凝土路面路基永久变形预估

结合修正后的路基永久变形预估模型和应变分层总和法,在考虑粘土、粉土和砂土3种不同土质状态下,分别预估了荷载作用于板边、板中及板角时路基产生的永久变形．计算表明,对于一定的路面结构和交通轴载,粘土路基的永久变形量最大,粉土次之,砂土最小;对于同一种土质,板角受荷时路基的永久变形最大,板边受荷次之,板中受荷最小;当荷载作用在板边时,板的尺寸越小,路基的永久变形越大;板角受荷造成的路基永久变形对水泥路面的受力状况是最为不利的．     

水泥混凝土路面早期裂缝的形成机理

为了为混凝土路面设计和计算提供一种新的思路，从混凝土路面面层与基层之间的层间结合关系，定性分析了板底早期裂缝的形成机理，利用已有的模型计算混凝土收缩过程中由于基层的约束而产生的拉应力，并分析了这种拉应力对路面板早期开裂的影响．在此基础上，利用断裂力学的原理分析了早期裂缝对路面使用性能和疲劳寿命的影响．     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生, 采用有限元方法, 视路面结构为弹性层状体系, 建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型, 分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明, 对破裂后的旧水泥混凝土路面板块, 沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低, 较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力; 而降低沥青加铺层模量, 增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况, 并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。     

水泥混凝土路面板湿度翘曲应力计算方法

为了分析湿度梯度对水泥混凝土路面力学性能的影响, 采用弹性力学的基本分析方法推导了非均匀无限水泥混凝土路面板在完全自由、轴向变形约束、弯曲变形约束、弯曲和轴向变形组合约束下的湿度翘曲应力计算公式, 利用弯矩等效原理, 推导了基于湿度翘曲应力的等效温度梯度公式, 基于连续配筋混凝土路面, 采用有限元法计算了非线性湿度分布情形下水泥稳定基层、粒料基层、沥青混凝土基层、沥青稳定基层、水泥土基层和自然土基层下的板顶和钢筋的应力与板的裂缝宽度。研究结果表明: 湿度翘曲应力的大小取决于相对湿度的分布形式; 板顶应力随基层刚度的增大而增大, 当基层刚度从0.08 MPa·mm^-1增大到6.28 MPa·mm^-1时, 板顶应力从4.1 MPa增大到6.3 MPa; 基层类型几乎不影响钢筋的应力; 裂缝端部水平位移从板底至板顶逐渐增大, 大约从0.0 mm增大到2.9 mm。     

旧水泥混凝土板的模量对沥青加铺层的影响分析

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计涉及到的因素众多且复杂多变。利用Ansys有限元程序建立三维模型,可计算并分析得出旧水泥混凝土板模量的变化对沥青加铺层底荷栽应力和弯沉的影响情况,从而为进一步的研究提供参考。     

缺陷水泥混凝土路面裂缝扩展机理研究

研究表明,水泥混凝土路面在凝固收缩过程中形成板底早期裂缝,产生缺陷。为此,采用了断裂力学的基本原理,通过计算得出路面板底裂缝深度、荷载大小和应力强度因子之间的关系,分析了路面裂缝扩展的条件。同时,利用疲劳方程建立了荷载作用次数与稳定断裂韧度下降之间的关系式,由此说明疲劳荷载作用下产生的累计损伤导致的稳定断裂韧度下降是路面开裂破坏的根本原因。     

车板耦合作用对水泥砼路面疲劳开裂的影响研究

水泥砼路面开裂和破坏的影响因素较多 ,情况也比较复杂 .笔者首先分析路面板在运动荷载作用下的动力响应 ,建立粘弹性地基上板的动力模型 ,然后从理论上探讨路面不平整引起的车板耦合作用对路面板的挠度、应变及其路面疲劳开裂的影响 ,从而为水泥砼路面的抗裂研究提供依据     

长寿命路面结构设计

为了提高路面实际使用寿命, 分析了长寿命路面定义与设计要求, 提出了以PCC(水泥混凝土路面)+AC(沥青混凝土路面)路面为主体的长寿命路面结构, 运用有限元分析软件及路面弹性层状体系理论, 分析了PCC板块3.0 m×4.0 m划分方式的优越性, 计算了长寿命路面结构的荷载应力和温度应力。计算结果表明: 采用3.0 m×4.0 m的板块划分方式, 混凝土板底温度翘曲应力减少20%左右, 综合应力降低10%左右; 提出的路面结构的理论寿命达到了46 a, 符合长寿命路面的结构设计要求。     

波音747型飞机跑道滑行力学响应

根据丹佛国际机场跑道大量实测的道面应变与弯沉, 分析了波音747型飞机滑行时道面不同位置弯沉和应变的主要特征, 研究了不同接缝传力特性、不同位置的残留变形与应变率。分析结果表明: 板边与板中有2个应变峰值, 对应于轮轴个数; 板横缝方向(与飞机滑行方向垂直)不存在反向应变, 而纵缝方向(与飞机滑行方向平行)存在2次拉压应变, 纵缝板边底部轮轴间的应变峰值回复量显著, 易发生开裂和疲劳破坏, 其底部应变峰值和应变峰值回复量分别是板边顶部的1.2倍和2.5倍; 飞机滑行时接缝处的应变率最大, 最大拉伸和压缩应变率分别为9.1×10^-4 s^-1和7.6×10^-4 s^-1, 在混凝土板中引起的应变率属于准静态应变率, 忽略其对混凝土板变形的影响; 板中弯沉为单峰值曲线, 而板角与横缝板边弯沉为双峰值曲线; 在同一板中, 板角处的相对残留变形最大, 板中处最小, 板角处的相对残留变形率是板中处的2.60~4.59倍, 相比于其他位置, 板角更容易与基层发生脱空; 铰缝传力系数接近1, 假缝与铰缝相比传力效率较低, 其传力特性具有明显的方向性, 而铰缝传力没有明显的方向性。     

水泥混凝土路面开裂机理探讨

运用损伤力学的基本原理探讨了水泥混凝土路面的开裂机理和破坏过程,在此基础上分析出了车辆荷载反复作用下路面的累积损伤加剧,断裂韧度降低。随着裂缝深度的逐渐增加,荷载在裂缝尖端造成的应力强度因子也越来越大,最终达到水泥混凝土路面失稳时的开裂韧度,路面板随即发生断裂破坏。