温湿效应下寒区水泥路面的破坏模式

为探究我国北方水泥路早期破坏原因,以黑龙江省在役期水泥路为对象,结合数值模拟手段分析环境荷载、轴型、轴重耦合作用下水泥路面的力学性能。结果表明:轴载-温湿度耦合下,水泥路表面最大拉应力急剧增长,约为轴载-路面自重下的14倍;随着轴重增加,板顶拉应力由非线性发展转为线性;多轮轴间的应力叠加作用导致水泥路表面最大拉应力不断增大,其中三轴双轮为单轴双轮的1.079倍,不同轮轴作用下的应力增长趋势均符合二段式模型;轴载-温湿耦合作用是水泥路出现面层-底层拉裂破坏的重要因素,超载及多轮轴间的应力叠加效应是板角出现破碎性破坏的主要原因;建立的二段式回归模型能较好地描述不同轴数、轴重下水泥路表面拉应力发展趋势。

水泥混凝土路面板底脱空无损检测技术研究

为了进一步明确落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)进行水泥混凝土路面板底脱空的无损检测方法和判断标准,基于2种方法的测试原理分析,分别提出了弯沉比值法和雷达信号畸变特征分析法进行路面脱空判定,并对两种脱空检测技术进行了工程应用。结果表明,两种检测技术判定结果具有较好的一致性,由于GPR检测速度快且为连续性检测,更适合运营道路水泥混凝土路面板底脱空检测。

基于FWD的水泥路面板角脱空弯沉分析

论文研究了水泥路面结构参数以及脱空尺寸对落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer,FWD)的检测结果的影响。基于ABAQUS软件建立水泥路面板角脱空有限元模型,采用弹簧单元法模拟路面板之间的接缝传荷,通过移除基层脱空区域的材料建立不同脱空尺寸的模型,并结合正交试验对弯沉进行各影响因素敏感性分析。结果表明,板角脱空尺寸对板边中点弯沉无显著影响,板边中点弯沉受地基反应模量影响最大,板角弯沉和弯沉比受接缝刚度和板角脱空尺寸影响比较显著。

基于FWD的水泥混凝土路面板底脱空检测技术研究

为了明确落锤式弯沉仪(FWD)检测水泥混凝土路面板底脱空的测试方法和判定标准,基于水泥混凝土路面板底脱空形成机理,对FWD检测水泥混凝土路面板底脱空的基本原理、测点布置要求、脱空判定方法及标准进行了研究分析,提出了在现场检测时应确保测点位置干净整洁并施加恒定荷载以及选择在板块上、下表面温差较小时段检测等要求。根据工程案例以及FWD检测结果验证可知,当水泥混凝土板块板边中点弯沉值与板中弯沉值的比值大于2或板角弯沉值与板中弯沉值的比值大于3时,应综合判定该水泥混凝土板块存在脱空病害。

碎石化旧混凝土路面上沥青加铺层应力及顶面模量

将碎石化处治的旧水泥混凝土路面层视为宏观均匀、各向同性的线弹性体,采用双层弹性层状体系模型,深入分析了碎石化旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力、弯沉变化规律,给出了对应不同交通量及沥青加铺层厚度下碎石化旧路面顶面最小回弹模量值,以及碎石化旧路面顶面最大容许弯沉值。研究表明,对应不同交通量和沥青加铺层厚度,要求碎石化旧水泥混凝土路面顶面弯沉在41-114（0.01 mm）之间变化,否则,顶面弯沉超过114（0.01 mm）,则碎石化旧路面不能提供所需的刚度要求,需另外设置基层后再加铺沥青层。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计影响因素研究

目前国内外旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法尚未完善,至今仍未有公认的合理可行的设计方法。在前人研究的基础上,用三维有限元方法计算荷载作用下含土工合成材料夹层的沥青加铺层力学响应情况,分析加铺层底应力及弯沉随加铺层厚度、加铺层厚度模量、旧水泥混凝土层模量、夹层模量、路基模量等因素的变化规律以及影响程度,从而提出在加铺层设计中应给予重点考虑的设计因素,对考虑反射裂缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层设计方法进行了进一步探索和研究。

基于板底脱空的水泥混凝土道面结构理论分析

地基的不均匀沉降将使水泥混凝土道面处于不利受力状态,当板下产生脱空时,板在自重作用下将产生相当于恒载的附加应力,影响道面结构的疲劳寿命.针对盾构穿越机场水泥混凝土道面导致板底脱空的现象,构建了自重作用下水泥混凝土道面板底脱空的力学模型。

水泥混凝土路面板角脱空判定指标

以ANSYS有限元计算软件为基础,利用FWD(Falling weight deflectometer)板中板角实测弯沉值,建立以板角弯沉为判定指标的板角脱空范围估算方法。对均匀支承的无限大板板角理论弯沉值修正平面尺寸效应和板间接缝传荷能力,求解理论板角弯沉值,将其与FWD实测板角弯沉值相比较以评定路面板角脱空状况;提出板角脱空指数λ,并分析λ与脱空尺寸、面板模量、面板厚度和地基反应模量的相关性,建立λ与脱空尺寸的回归关系式估算脱空尺寸。对湖南耒宜高速公路试验段板角脱空识别结果与实际钻芯结果进行对比,发现最大相对误差为6.32%,与检测结果较吻合,表明该方法具有较高的可靠性,能为水泥混凝土路面板底脱空的识别提供合理、可行的新思路和手段。

旧水泥混凝土路面弯沉测试的若干问题研究

针对旧水泥混凝土路面现行弯沉测试方法存在的不足,提出旧水泥混凝土路面弯沉测试的改进措施。研究弯沉测试的合理温度,测试实体工程板角、板中、接缝边缘的弯沉。研究结果表明:为减少温度梯度对弯沉测试结果的影响,建议在冬季进行弯沉测试,接缝传荷能力的测试尽量避开中午时段,而板中弯沉则在6:00左右进行测试;旧水泥混凝土路面弯沉最大值在板角的出现比例最大,落锤式弯沉仪(FWD)和贝克曼梁(BB)弯沉法动静弯沉测试结果有较好的线性相关性,采用BB弯沉法测定的板角平均弯沉为0.200 mm时需进行压浆处理。

基于弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空识别方法

通过分析脱空产生和形成的机理以及板底脱空图式来确定脱空识别的研究方向.采用弹性地基板模型分析了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律,回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基刚度半径、路面板角弯沉比(FWD荷载作用于板角和板中时弯沉之比)之间的近似关系式,建立了通过比较实测弯沉比与理论弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空的识别方法.工程实践表明,采用方法判别水泥混凝土路面板角脱空状况是可行的.

旧水泥混凝土路面沥青加铺层力学分析

车辆荷载作用所引起的剪切破坏是旧混凝土路面上沥青加铺层 ( AC)结构产生反射裂缝的主要原因之一 ,采用有限元法对旧混凝土路面上 AC层进行了力学分析 ,重点考察了车辆荷载作用下接缝处 AC层的剪应力与弯沉差 ,分析了临界荷位及计算参数的影响规律 ,并给出了可用于生产设计的回归公式。

基于弯沉指数的水泥混凝土路面板角脱空识别

采用弹性地基板模型,分析了落锤式动态弯沉仪(FWD)荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律,回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基板相对刚度半径、路面板弯沉指数(FWD荷载作用于板角和板中时的荷载中心点弯沉之比)以及邻板传荷能力之间近似关系式.建立了通过板角和板中的FWD实测弯沉盆数据,对比理论计算结果判别水泥混凝土路面板角脱空状况的方法.

水泥混凝土路面板中弯沉的温度梯度影响修正

在详细分析正温度梯度作用下路面板的翘曲变形的基础上,总结归纳了板中局部脱空可予修正的温度梯度范围,给出了可修正范围内的落锤式弯沉仪(FWD)和贝克曼梁(BB)实测弯沉修正方法和相应回归公式,提高了弯沉测试的精度和效率.

水泥混凝土路面板角弯沉的测点偏移影响及修正

为了分析弯沉测量结果上的差异,以水泥混凝土路面常见的2种弯沉测试方法为例,分析了板角弯沉测试时测点偏移对弯沉测试结果的影响,引入了测点偏移影响系数的概念,建立了允许偏移范围内实测弯沉的修正方法。结果表明,测点偏移对弯沉测试结果影响非常显著;测点向板内侧偏移时,2种测试方法均可引入测点纵向和横向偏移影响系数用来修正实测弯沉值,影响系数与荷载向板内移动的距离以及地基板相对刚度半径有关。因此,可以将测点偏移情况下的弯沉测试值转换为标准测点位置的弯沉值,方便了实测数据的统计处理,拓展了弯沉测试方法的应用范围,提高了弯沉测试的效率。

含气量对道面混凝土性能的影响

针对我国北方寒冷地区机场道面混凝土存在耐久性不良现象,通过掺加引气减水剂,配制高性能道面混凝土,研究了含气量对道面混凝土和易性、抗折强度、抗冻性能及耐磨性能的影响,提出了寒冷地区道面混凝土最大水灰比为0.45、最小水泥用量为280kg/m3、含气量范围为3%~5%。

水泥混凝土路面沥青加铺层板缝弯沉差指标的试验研究

车辆荷载作用所引起的剪切破坏是旧混凝土路面上沥青加铺层结构产生反射裂缝的主要原因之一，设计中可以用板缝弯沉差这一指标予以控制。通过室内足尺试验，研究了沥青加铺层对混凝土板接逢弯沉差的影响，并使用大型疲劳设备，研究了弯沉差随荷载作用次数变化的规律，其结果可为以弯沉差为指标的设计方法提供依据。

寒冷地区引气道面混凝土性能研究

针对我国北方寒冷地区机场道面混凝土存在的耐久性不良现象,通过掺加引气减水剂配制高性能道面混凝土,研究含气量对道面混凝土和易性、抗折强度、抗冻性能及耐磨性能的影响,提出寒冷地区道面混凝土最大水灰比为0.45、最小水泥用量为280kg/m3,含气量范围为3%～5%的要求。

不同车速作用下水泥混凝土路面动态响应分析

选取ANSYS有限元分析软件为手段,对水泥混凝土路面在移动荷载作用下的应力应变情况进行了分析.分析结果表明在不同车速所产生的移动载荷作用下面层的竖向位移和板底拉应力有所差别,在车速较低的时候荷载对水泥路面的影响要比车速较高时更为明显.验证了使用ANSYS软件进行水泥混凝土路面结构分析的可行性,分析结果对路面结构设计提供了一些指导.

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.

旧砼路面板上沥青加铺层直道试验研究

对不同结构方案下的旧水泥混凝土路面板上沥青混凝土加铺层结构进行直道试验,分析研究了不同轴重及荷载次数作用下的接缝弯沉差、车辙变形以及路面的疲劳特性,并对比了沥青加铺材料及结构优劣性.结果表明,在不同轴载的反复作用下,所研究的新型沥青混凝土材料在接缝路表弯沉、车辙变形量和路面结构的抗剪切疲劳特性等方面都优于普通的AC-20沥青混凝土.