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,     

水泥混凝土路面传力杆保护层检测方法研究

研究发现,雷达法对于水泥混凝土路面中的传力杆布置环境及混凝土保护层厚度有较好的适用性,可以作为今后水泥混凝土路面传力杆保护层厚度测量的主要方法,同时发现水泥混凝土龄期达到28d以后,深度校准值基本维持在一个定值,在不改变水泥混凝土配合比和养护条件的前提下,可以考虑使用定值参数在水泥混凝土龄期达到28d强度后再进行钢筋保护层厚度的测量。     

水泥混凝土路面GFRP传力杆的优化设计

提出了水泥混凝土路面荷载传递效率新指标,给出了荷载传递效率η的定义,并以此系数作为评价GFRP传力杆传荷性能的标准。探讨了不同的纤维体积含量对各向异性GFRP传力杆等效三维模量的影响。采用Abaqus有限元软件,建立GFRP传力杆在车轮荷载作用下的全路面模型,首次从微观角度分析GFRP传力杆在不同纤维缠绕角度和纤维体积含量下对路面弯沉量、混凝土传力杆界面的最大拉、压应力以及单根传力杆传递的最大剪力值的影响,并给出了GFRP传力杆的纤维缠绕角度和纤维体积含量较优值。结果表明:在标准轴载作用下,GFRP传力杆较优的纤维缠绕角度为45°,较优的纤维体积含量为0.65。     

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。     

水泥混凝土路面传力杆相关问题的研究综述

水泥混凝土路面接缝破坏为水泥路面的3大病害(断板、错台、接缝破坏)之一,解决的根本办法是在接缝处设置传力杆以提高接缝的荷载传递能力.该文对水泥混凝土路面横向缩缝设置传力杆的必要性进行了阐述,同时对传力杆/混凝土接触界面应力集中和传力杆锈蚀两大主要影响传力杆与路面功能的问题进行了分析,并且介绍了传力杆更换与加装技术.基于以上研究,最后对现行水泥混凝土路面设计规范中传力杆相关条文存在的问题进行了分析,并提出了修改与补充建议.     

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。     

水泥混凝土路面补设传力杆恢复接缝传荷能力研究

本文从不同界面处理方式以及不同路面厚度情况下对补设传力杆的几何尺寸要求2个方面,研究了补设后传力杆的工作状态。研究发现采取喷塑的处理方式能有效减小传力杆与混凝土间的粘结力,实现补设后传力杆在混凝土内纵向自由滑动。同时根据室内试验和依托工程的检测结果,提出了所补设传力杆的合理方式。     

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...     

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。     

加筋水泥混凝土路面缩缝传力杆可用螺纹钢筋

加筋水泥混凝土路面结构优于一般水泥混凝土路面结构,已为国内外的水泥混凝土路面工程的实践中所证实,被广泛地应用。设置传力杆的加筋水泥混凝土路面优于一般水泥混凝土结构,已为我们在北京市的水泥混凝土路面工程中应用所证实。其优点有:     

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....     

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。     

刚性路面缩缝传力杆的受力分析与设计

通过缩缝传力杆的现场试验,对缩缝传力杆的受力特征,传荷能力和动应变特征进行了分析,并对缩缝传力杆的设计提出建议.     

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。     

刚性路面缩缝传力杆的受力分析与设计

通过缩缝传力杆的现场试验,对缩缝传力杆的受力特征,传荷能力和动应变特征进行了分析,并对缩缝传力杆的设计提出建议.     

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。     

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。     

自动插入式传力杆对滑模摊铺路面平整度的影响及改进措施

分析使用DBI方式插入传力杆对滑模摊铺水泥混凝土路面性能的影响,提出了改进措施和方法。