在役连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷能力评价新方法

通过建立带横向裂缝的连接配筋混凝路面(CRCP)结构仿真模型,计算CRC板在不同挠度传荷系数(L_(TE))下的最大应力,对比CRC板最大应力的有限元解和基于实测L_(TE)的应力计算值,从理论上分析以挠度传荷系数作为CRCP横向裂缝评价指标的适用性,并提出用于在役CRCP横向裂缝传荷能力的计算与评价新方法。研究结果表明:采用常用的挠度传荷系数(L_(TE))评价CRCP横向裂缝传荷能力不科学且结果偏保守;基于CRCP横向裂缝处板底水平应力动力响应分析,引入应力折减系数(S_(RC))来表征横向裂缝的传荷能力,以解决用L_(TE)来评价CRCP横向裂缝传荷能力结果偏保守的问题,并提出以S_(RC)为25%作为传荷能力强的临界值。CRCP板底最大水平应力随板厚增加不断减少,板厚变化对S_(RC)影响显著,对横向裂缝传荷能力评价时需考虑板厚的影响;通过非线性回归建立考虑CRCP板厚的L_(TE)与S_(RC)换算公式,实现基于实测挠度采用S_(RC)评价不同板厚下CRCP横向裂缝传荷能力的目的;运用提出的评价新方法评价CRCP实体工程横向裂缝传荷能力,评价结果基本符合实体工程的实际服役能力,解决了原有评价方法结果过于保守的问题,可为CRCP养护决策提供依据,实现对CRCP横向裂缝的精准控制。

真实条件下CRCP温度应力通用解析解

针对现有CRCP温度应力分析方法不能充分反映CRCP真实受力条件的弊端,提出了考虑CRCP各板段实际受力情况的全路段整体迭代思路。通过对CRCP微分单元的分析,推导了考虑钢筋与混凝土间及混凝土与地基间非线性粘结-滑移关系的温度应力通用解析解。利用该解析解,在全路段范围内进行迭代求解,可以计算CRCP内任一点由温度变化所引起的应力、位移。

CRCP冲断区域后续开裂及影响因素分析

为了对冲断区域后续开裂产生原因及影响因素进行研究,首先考虑水泥混凝土细观上是由胶凝材料、集料及其界面组成的非均匀材料,采用PFC2D软件从细观尺度上进行水泥混凝土抗压强度和弯拉强度数值模拟试验,得到水泥混凝土的弹性模量和弯拉强度;然后考虑连续配筋混凝土路面(CRCP)冲断区域特点,利用有限元软件建立CRCP宏观受力分析模型,结合混凝土细观研究所得弹性模量和弯拉强度,对车辆荷载、湿度梯度和温度梯度作用下的冲断区域路面板后续开裂进行研究;最后分析水泥混凝土细观结构组成参数和宏观影响因素对冲断区域后续开裂的影响.研究结果表明:水泥掺量、水泥强度及集料和胶凝材料界面刚度对冲断区域路面板后续开裂影响较大,车辆超载和板底脱空是冲断区域路面板后续开裂的主要原因.

刚柔复合式路面轮后拉剪区域疲劳破坏规律研究

为研究沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面(CRCP)推移病害产生机理,利用弹性层状体系对复合式路面结构进行建模,并使用路段实测数据对模型层间黏结状态进行校准。在层间力学行为分析中发现水平力系数为1时,轮后存在拉剪区域,拉剪区域的出现可能导致该区域先于最大层间剪应力位置破坏。结合相关试验数据分析表明:同样在水平力系数为1的情况下,常温标准轴载作用下不会导致最大拉应力位置先于最大剪应力位置破坏;而在高温超载作用下,最大剪应力位置疲劳寿命相较常温标准轴载降低,最大拉应力位置层间失去黏结,荷载产生的剪应力将导致层间直接破坏。在实际路面调查中,在长大纵坡+弯道处发现U形裂缝,严重时AC面层大面积脱落。

CRCP施工技术研究

连续配筋混凝土路面 (CRCP)具有优良的路用性能 ,但目前我国还未推广使用 ,本文介绍了 10 7国道许昌境内和 2 10国道铜川境内修筑不同结构的CRCP试验路实体工程情况 ,研究了CRCP的修筑技术 ,包括施工工艺流程 ,质量控制标准 ,钢筋的固定与安装 ,混凝土施工要点与温度控制措施、端部处理等 。

新型双层CRCP结构及在城市道路中的应用

针对目前水泥混凝土路面的结构特征和缺陷,研发双层连续配筋混凝土路面(CRCP)新结构,上基层采用贫混凝土,下基层采用沥青碎石或级配碎石,基层和面板之间设细型沥青混凝土夹层;面板设上、下2层连续钢筋,通过专门设计的支座固定,其中上层只设纵向钢筋,下层设纵横向钢筋;研发适用于双层CRCP新结构的接缝及施工方法,保持接缝处钢筋连续,有效解决现有接缝存在的问题。研究结果表明:双层CRCP新结构的疲劳寿命得到有效提升,在不良地基与板底脱空不利状况下更具优势和适用性;新型路面结构的部分技术特征已在实体工程中得到有效应用,且横向裂缝及平整度等关键技术指标满足要求;所提出的设计方法可为CRCP合理设计提供参考。

考虑地基摩阻作用的CRCP温度应力非线性分析

基于钢筋混凝土黏结滑移及混凝土路面板与地基之间的非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)在温度荷载作用下的力学模型以及按接触理论推导的有限元刚度矩阵。得出了有限单元法的数值解,分析了降温荷载作用下路面应力和位移的分布规律。讨论了裂缝间距、配筋率和钢筋直径对CRCP的影响。通过对连续配筋混凝土路面结构的温度应力计算,可以看出在相同的降温荷载作用下,随着裂缝间距的增大,钢筋和混凝土的最大应力呈非线性增加,同时不同的钢筋直径对CRCP的各种应力具有较大的影响。

地基摩阻作用时CRCP有限元分析

笔者同时考虑基于钢筋混凝土粘结滑移及混凝土路面板与地基之间的非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)在温度荷载作用下的力学模型,以及按接触理论推导的有限元刚度矩阵,得出了有限单元法的数值解,分析了降温荷载作用下路面应力和位移的分布规律.

连续配筋混凝土路面(CRCP)罩面层性能研究

在沥青混合料(AC)+连续配筋混凝土(CRCP)复合式路面中,罩面层沥青混合料应具备较好的密实度、稳定性和耐久性,较好的低温抗裂性能和力学性能(强度和变形性能)以及较小的渗水系数。为了得到一种性能优良、更符合实际工程需要的沥青混合料,文章通过一系列室内试验,比较了2种级配沥青混合料的各种路用性能及与水泥混凝土板的粘结性能。

CRCP新型端部锚固制动板位移状态影响因素

连续配筋混凝土路面在季节性温度变化下将产生周期性变形,在板中由于受到土体约束而无位移,但CRCP的两端在一定长度范围内将会产生位移,这种位移量有时高达10cm。如此大的位移量必须采取一定的措施加以限制,以避免混凝土板被挤压破坏产生结构性失稳,提高连续配筋砼路面的稳定性,延长其使用寿命。

CRCP端部锚固性能参数影响规律分析

为了分析CRCP参数对端部锚固性能的影响规律,基于结构力学的基本理论,按照位移法的基本思路,建立了综合考虑路面板与锚固地梁联合受力的CRCP在温度荷载作用下的位移和应力表达式.通过对该公式的分析,得出了各参数对端部锚固位移、端部锚固力和端部锚固地梁最大弯矩的影响规律.

粉煤灰、膨胀剂双掺技术对CRCP路面裂缝间距和宽度的影响

粉煤灰、膨胀剂的掺入使混凝土干缩应变减小,抗弯弹性模量下降,从而可以适当增大连续配筋混凝土路面的裂缝间距并减小缝宽,在缝宽基本不变时,可以减少配筋量。本文研究了粉煤灰、膨胀剂双掺技术对连续配筋混凝土路面裂缝间距和宽度的影响。

CRCP与铁路通道连接新方式应用研究

介绍一种新的端部处理方式,采用锚固地梁与无缝伸缩缝相结合的措施来连接连续配筋混凝土路面和铁路通道。锚固地梁主要用来约束路面面层的膨胀位移,无缝伸缩缝既保证通道的自由变形又保证接缝处的行车平整。通过ABAQUS有限元程序分析了锚固地梁的应力和位移,结果表明:该连接方式具有较好的适用性。

基于水-热-力耦合作用的冻土区CRCP路面应力特性

为了研究多年冻土区地基融沉效应对路面结构应力状态的影响,基于水-热-力耦合作用理论,利用COMSOL有限元软件建立了冻土区连续配筋混凝土路面(CRCP)有限元模型,研究了基层与底基层材料参数、面板厚度与模量、配筋率对CRCP路面结构组合应力的影响,提出了适用于多年冻土区CRCP路面的合理结构形式.结果表明,地基融沉效应对于CRCP路面结构应力影响显著.融沉效应和车辆荷载耦合作用下,板内最大主应力随时间推移逐渐变大.板内最大主应力随面板、基层和底基层的厚度增加而减小,随各层模量的增加而增大,但配筋率的变化对其无影响.考虑融沉效应时,CRCP路面板+水泥稳定碎石+石灰土的路面结构较适宜于多年冻土区,可为多年冻土地区CRCP路面结构设计提供参考.

基于FWD和温度梯度的CRCP反演方法修正

为了减少温度梯度对连续配筋混凝土路面(CRCP)反演分析的影响,对CRCP在极端环境(混凝土板顶与板底温度差值|ΔT|≥13.32℃)下的反演方法进行了修正.采用二维有限元软件ILLISLAB建立在不同温度差值(|ΔT|=4.44,8.88,13.32,17.76℃)和FWD荷载共同作用下的CRCP双车道模型,通过有限元模型得到理论弯沉值,对原有反演方法进行可靠性验证,量化不同温度差值对反演结果的影响.结果表明:当|ΔT|≥13.32℃(24)时,对横向裂缝间距大于3.0 m(10 feet)的CRCP,温度差值引起的反演参数(地基反应模量k值、混凝土弹性模量E和有效厚度heff)误差分别高达66.6%,27.8%和8.5%,难以忽略,进而提出适用于该环境下的反演方法.最后,将其应用到美国芝加哥某收费高速公路的CRCP试验段上,结果表明该路段中混凝土板与基层的层间黏结情况整体较好.

板底脱空状态下车辆荷载对双层配筋CRCP钢筋应力的影响

针对重载车辆密集道路容易出现的病害,本文依托武汉市"21号公路"工程项目,借助有限元建模分析软件ANSYS,采用敏感性分析方法,以板底脱空为前提,探究在重型车辆荷载作用下,道路结构的改变对双层连续配筋混凝土路面钢筋受力的影响。研究发现:板边脱空为最不利的脱空位置;双层连续配筋混凝土路面对于抵御较大面积的脱空病害有非常好的效果;上、下层钢筋受力呈现出不同的规律,上层钢筋受压应力作用,其应力大小主要影响因素为土基模量和脱空尺寸,下层钢筋受拉应力作用,其应力大小主要影响因素为基层模量和基层厚度。

刚柔结合面联结状态对CRCP+AC复合式路面的影响分析

通过定性与定量分析刚柔结合面层间联结状态对CRCP+AC复合式路面的影响得知,复合式路面刚柔结合面既要有一定的层间联结强度,又不宜联结过于牢固。经对复合式路面常用的4种刚柔结合面层间联结材料进行的室内直剪与应力松驰试验结果表明,"SBS改性沥青+土工布"是一种值得在CRCP+AC复合式路面刚柔结合面上推荐使用的层间联结材料。

高配筋率CRCP横向裂缝产生规律研究

为了对现有高配筋率CRCP的设计和施工优化提供相关参考依据,并进一步理解其横向裂缝的产生规律,本文依托湖北省高配筋率CRCP试验段,进行了横向裂缝调查和现场结构行为监测。研究了纵向配筋率、养生方式、铺筑时刻和交通荷载等设计、施工和外部荷载参数的影响规律。研究结果表明:高配筋率会使上层配筋以上混凝土受到更多的约束进而导致更多的横向裂缝产生,冬季施工和毡布洒水养生能有效减少高配筋率CRCP横向裂缝的数量且延缓其产生时间;每日施工段的首、尾20 m范围的平均横向裂缝间距存在较大差异,该差异水平随着开放交通后显著降低;开放交通后的新横向裂缝产生相对位置与环境荷载和交通荷载作用的占比存在一定的关联性。

AC+CRCP复合式路面施工技术

AC+CRCP是连续配筋水泥混凝土路面(CRCP)上加铺沥青混合料面层(AC)的一种复合式路面结构。该路面结构,以刚为主,刚中有柔,大大改善路面的使用性能,无论从经济、技术还是使用性能等方面都优于单一柔性或刚性路面结构。结合张石高速公路主线连续配筋复合式路面施工的实践,简要介绍复合式路面的设计思路和施工工艺,为这种新型的路面在我国高速公路中的推广应用提供一些参考资料。

AC+CRC复合式路面温缩反射裂缝的疲劳扩展

为了深入研究AC+CRC复合式路面在温缩应力作用下的反射裂缝疲劳扩展规律,基于扩展有限元(XFEM)方法和能量释放率改进型Paris公式,对AC+CRC复合式路面温缩型反射裂缝疲劳扩展过程和影响因素进行了动态模拟和分析,得到了温缩应力循环作用次数与沥青面层内裂缝长度的关系和裂缝尖端能量释放率变化规律。结果表明,连续配筋混凝土基层温度变化较小时,可降低裂缝尖端能量释放率,延长面层疲劳寿命;沥青面层疲劳寿命随着基层配筋率提高而延长,有效抵抗裂缝扩展的面层厚度增加;能量释放率极限值较高的沥青面层疲劳寿命较长,抵抗反射裂缝扩展的能力增强。