冻融作用下低热水泥混凝土抗冲磨性能评价

冻融损伤与冲磨破坏是寒冷地区水工混凝土的常见病害类型,为了科学评价冻融混凝土的磨蚀性能,以低热水泥混凝土为研究对象,采用快冻法将其冻至不同损伤程度后进行水下钢球法冲磨试验,研究了维氏硬度、损伤层厚度、磨蚀深度、磨蚀形貌和分形维数随冲磨时间的交互变化关系。结果表明:混凝土冻融破坏是一个由表及里损伤与整体劣化共同作用的连续且不同步过程,磨蚀是由过流面向其内部逐层发生的物理性破坏;随着冻融次数的增加,混凝土整体维氏硬度下降、损伤层厚度增加,相同冲磨时间下的磨蚀深度和表面分形维数增大;72 h冲磨周期内,经50、100和200次冻融循环的混凝土平均磨蚀深度均小于其损伤层厚度。研究所得冻融和冲磨共同作用下混凝土性能演化规律可为多因素作用下混凝土材料的损伤评价提供参考。

非全厚式罩面加铺技术在高速公路“白改黑”的应用与探讨

为进一步探索非全厚式罩面加铺技术在广西高速公路“白改黑”中的应用,先通过层间剪切试验和拉拔试验,测试了3种粘层材料在不同工况下的粘结强度;后采用马歇尔、浸水马歇尔、车辙、低温弯曲、疲劳、OT、飞散等试验对不同应力吸收层和沥青磨耗层的路用性能进行了测试;再依托岑兴高速“白改黑”实际工程,对非全厚式罩面加铺技术实施后的应用效果、社会经济效益进行了分析。结果表明:1)基面采用抛丸工艺预处理后喷涂GS溶剂型粘结剂可作为刚柔粘结层的实施方案,应力吸收层可采用SBS改性沥青AC-10,磨耗层宜选择SBS改性沥青SMA-13;2)试验方案满足设计要求的性能指标,同时工程造价大幅缩减,资源消耗和CO_(2)排放均有所降低;3)在保证刚柔层间粘结性能和抗反射裂缝性能的前提下,采用非全厚式罩面加铺技术改造高速水泥路面值得推广。

水泥混凝土路面沥青混凝土功能层剪切变形性能

为了防止水泥混凝土路面沥青混凝土功能层在车辆荷载作用下发生剪切破坏或过大的永久变形,采用自主开发的沥青混凝土功能层累积变形测试装置,对沥青混凝土功能层在重复荷载作用下的剪切变形性能进行了研究,并采用灰关联分析理论对其影响因素进行了分析.结果表明:沥青混凝土功能层累积变形测试装置能较好模拟沥青混凝土功能层实际受力状态,在重复荷载作用下,该功能层的累积变形均呈对数增长,试件一侧产生明显的累积变形;累积变形在3.0mm以下的试件,只是发生了变形、翘曲等现象,而发生内部压碎、断裂的试件,累积变形均在3.5mm以上;沥青混凝土功能层累积变形受沥青用量的影响最大,其次是矿料级配,空隙率影响最小;试验前后试件的侧向挤出变形大于压密作用导致的试件体积减小的变形,沥青混凝土功能层产生累积变形的主要原因是接缝处面板的剪切推挤作用,而非压密作用.

不同隔离层水泥混凝土路面层间力学性能

为了给设置了隔离层的路面进行结构分析时提供参数以及优化实体工程的隔离层方案,探讨了贫混凝土基层上铺筑水泥混凝土面层时采用稀浆封层、土工布隔离层与蜡制养护剂隔离层的界面力学性能差别。通过采用了不同隔离层的水泥混凝土路面上进行的层间力学性能试验和室内直道路面力学性能试验研究,测定了不同隔离层路面层间粘结应力、层间摩擦力和室内直道不同隔离层水泥混凝土路面板底部的动应力。现场面层混凝土层间粘结应力试验表明,在减少层间摩擦力、降低层间粘结应力方面,稀浆封层、蜡制养护剂隔离层优于土工布隔离层。而室内直道混凝土路面动应力试验结果表明,沥青混凝土隔离层缓冲应力的功能明显优于无隔离层路面及稀浆封层、蜡制养护剂隔离层路面。

不同等效原则的基层顶面当量回弹模量算法

应用弹性层状理论,研究了不同等效方法对基层顶面当量回弹模量换算结果的影响。结果表明,以弯沉等效为指标的基层顶面当量回弹模量值不能很好地反映板下地基的受力特性,会导致板底应力计算结果偏小;而以板底拉应力等效为指标的基层顶面当量回弹模量值能较为真实地反映基层刚度和厚度变化对板底拉应力的影响。因此,对于水泥混凝土路面结构设计时建议采用基于拉应力等效的换算方法,而基于弯沉等效的换算方法则可用于基层(或垫层)弯沉的检测。

水泥混凝土路面板厚设计的温度应力系数计算

针对编制水泥混凝土路面设计程序中的温度应力计算问题,给出了水泥混凝土路面厚度设计中温度应力系数的数值计算方法。首先从诺模图读取关键数据点,然后使用内插方法计算温度翘曲应力系数Cx与综合温度应力系数Bx,以Delphi 7.0为开发工具编制相应设计程序,并进行了验算。结果表明,该方法计算结果与查诺模图得出结果相比,其相对误差在3%以内,能够满足工程设计的要求,从而减小了人为因素的影响,提高了设计效率。

水泥混凝土桥梁双层桥面铺装结构力学分析

为研究环氧沥青混凝土应用于水泥混凝土桥面双层铺装结构时的力学响应特点,建立水泥混凝土空心板桥与工字梁桥模型,在此基础上对铺装层在桥梁整体结构中所产生的力学响应进行分析.采用ABAQUS有限元分析软件,建立了桥梁三维有限元整体模型.分别研究了车辆荷载作用下,铺装层上面层在不同桥梁类型、不同桥梁跨径条件下随下面层模量变化的规律.研究结果表明:下面层模量的增大能够降低上面层拉应力及竖向剪应力水平;较大跨径的水泥混凝土桥梁铺装层下面层应用高模量材料能够更大程度的抑制上面层发生开裂病害;上下面层层间剪应力随着下面层模量的增长呈显著增大趋势.因此,在大跨径水泥混凝土桥面双层铺装结构中应用环氧沥青混凝土,对于改善铺装层的受力状况具有积极意义,但同时必须提高层间粘结层抗剪性能,以保证铺装层结构的正常使用.

设置层间功能层的刚性基层水泥混凝土路面动态响应灰关联分析

针对我国水泥混凝土路面设计与施工中很少关注在刚性基层和水泥混凝土面层之间设置功能层等相关问题,通过动态分析有限元方法,揭示了设置功能层的刚性基层水泥混凝土路面结构在车辆动态荷载作用下,各因素对力学响应的影响程度。并采用灰色关联分析,对各因素的影响程度进行了定量分析。结果表明:对路面结构力学响应的影响顺序依次为面层厚度>基层厚度>面层模量>功能层模量>基层模量>功能层厚度>地基模量>行车速度,最后通过回归分析得到了路面结构力学响应的计算公式。

水泥乳化沥青混凝土长寿命复合式路面结构研究

为减少长寿命复合式路面的沥青层厚度与反射性裂缝,将冷拌水泥-乳化沥青混凝土应用于高压应力区(联结层),并设置大粒径沥青碎石与水泥稳定碎石复合式基层。用三维有限元方法分析其路面设计控制参数以及路面材料宏观力学参数(弹性模量)与各层结构厚度对长寿面复合式路面的影响,结果表明各层材料最大拉应力、最大剪应力为强度控制指标更为合适,同时结合工程实际提出了水泥乳化沥青混凝土长寿命复合式路面结构,并应用于宜昌城区的试验路段。

考虑层间接触的旧水泥混凝土路面加铺厚沥青层的力学分析

基于试验路段省道120线的路面技术状况,利用有限元软件ABAQUS建立旧水泥路面加铺厚沥青层的三维力学分析模型,并考虑了旧路面与加铺层的层间接触和旧路面间接缝.首先计算分析了结构的温度场,然后分析了结构在温度荷载和车辆荷载耦合作用下调平层厚度对结构力学响应的影响及各结构层的功能需求.得出以下结论:在典型高温天气下,面层顶部的温度高于55℃;温度场变化幅度较大的范围在0~30 cm,增加加铺层厚度可降低因旧路面结构引起的温度应力;加铺层承受了较大的竖向变形,上面层和调平层承受较大的拉应力,是路面由上而下开裂和由下向上疲劳开裂的主要原因;上面层承受着较大的压应力和剪应力,同时下面层和调平层也承受了较大的剪应力;增加调平层厚度,可有效降低调平层的拉应力、压应力和剪应力,可以较大降低对旧路面结构的抗拉强度要求,从而增强了结构抗反射裂缝能力和抗疲劳能力;根据力学分析,给出了各加铺层混合料设计建议.研究成果为改善道路材料设计和提高加铺结构耐久性提供力学理论依据.

基于统计原理的板边弯矩计算方法

板边弯矩的计算是机场刚性道面板设计的重要内容,传统采用手工在板边弯矩影响图上数格的方法,计算效率低且误差在所难免。首先建立板边弯矩影响图数据库,然后用excel内嵌的VBA功能,通过程序判断板边弯矩影响图每个网格的结点与轮印的相对位置以及在不完整网格内均匀布点的方式,采用程序计算出不同机型一个主起落架轮印覆盖的格数,即可精确计算出板边弯矩。通过算例验证表明,该方法的计算误差随着在不完整网格内均匀布点的密度增大而减小,当按照0.02网格长×0.02网格宽的密度布点时,计算误差在0.001以内。上述方法不仅可彻底避免主观因素带来的误差而且大大提高计算效率,基于上述原理还可开发出机场刚性道面设计软件。

过渡层对水泥混凝土路面板结构的影响

为了进一步了解过渡层对路面结构的影响,分析论证了过渡层的形成及破坏机理与力学性质,指出界面分离、基层竖向开裂、基层界面的水平裂纹侵入面层是过渡层破坏的3种基本形式。试验结果表明：附着在面层上的过渡层将降低面层混凝土的弯拉强度和疲劳性能,弯拉强度下降0.2~0.4 MPa,小梁弯曲疲劳寿命下降1~2个数量级;基层顶面设置防止水泥浆透进基层的隔离层,均能有效阻碍过渡层的形成,从而避免或减少由过渡层引起的对路面结构的3种破坏。

旧水泥混凝土路面罩面工程中调平层厚度确定方法研究

我国水泥混凝土路面在公路建设中所占的比重越来越大 ,但其在使用过程中出现的修复困难一直是一个技术难点。如何尽快地恢复旧水泥混凝土路面的使用性能并降低工程造价 ,是目前各地区正在研究的课题。结合湖南省长沙至永安高速公路改造工程对加铺层设计进行了分析研究 。

基于等强度原理的双层水泥混凝土路面设计

针对现行《公路水泥混凝土路面设计规范》,利用等刚度原理和几何推导的方法,对水泥混凝土双层板应力特性进行了分析。结果表明,在车辆荷载的作用下,无论上下层板的平面尺寸如何,接触点的上下板所承受应力和板厚、模量成比例关系。通过这一关系,基于等强度原则,可以得出双层板上下层的合理厚度范围。

过渡层的分离破坏对混凝土路面结构的影响

从水泥混凝土路面施工的实际出发,通过面层与基层接触状况调查分析,在混凝土面层形成后,面层和基层的分离过程发现,实际水泥混凝土路面结构的上基层表面并不是上基层施工完成后形成的自然施工表面,在混凝土面层和上基层间存在着薄弱过渡层.从断裂力学出发对过渡层的分离破坏过程进行了分析,提出了面层与基层相互影响的3种基本破坏形式,分析了3种基本破坏形式对普通水泥混凝土路面的影响.

农村公路薄层水泥混凝土路面合理结构组合研究

文章总结农村公路薄层水泥混凝土路面的特点,提出该路面的合理结构组合,缓解了当前农村公路建设资金缺乏与建设规模较大的矛盾,为农村公路低造价的典型水泥混凝土路面研究提供技术支持。

广西水泥混凝土路面烂板的力学分析与实践

文章通过对广西部分水泥混凝土路面烂板进行调查研究,分析烂板的原因,重点研究了设计上满足不烂板要求所必需的路面板块的最小厚度,并建立了力学模型进行分析推导,得出了最小板厚的计算公式。此计算公式能便利地用于检验设计。作者并就水泥混凝土板厚计算方法提出"四参数一措施"和"现有规范中关于水泥混凝土板厚计算方法有待改进"的意见。

新型聚合物改性水泥混凝土路用性能研究

针对常见路面功能层的病害,结合水泥混凝土及沥青混凝土的优缺点,制备了一种新型骨架密实型聚合物改性水泥混凝土功能层材料。该路面功能层材料在变形能力、弯拉强度、粘结性能、动载力学性能、耐久性、耐化学介质侵蚀等方面性能优异,能有效解决水泥混凝土路面平整度差、耐磨性差、抗冲击性能差等问题,可广泛应用于桥面铺装、隧道路面、公路路面等工程领域。

城区中心区域水泥路面改建沥青路面处理措施

随着城市建设的需要,城市中心区域水泥路面改建为沥青路面的工程日益增多。将各种改建措施进行汇总,分析城市中心区域道路改建的特点及适用方案,并同时提出具体工程设计参数、材料及施工注意事项,利于大家在实际工程应用中进行参考。

旧水泥混凝土路面加罩设计理论的对比分析

在旧水泥混凝土路面上加罩沥青混凝土面层,是旧水泥混凝土道路改造中应用最广、使用效果较好的一种方法.对旧混凝土路面的加罩设计,国内外许多学者进行了研究并提出了一些设计方法,但各自都有一定的不足.分析对比国内外混凝土路面加罩设计的主要设计理论和方法,指出了各种设计理论的局限性、适用条件及范围,提出了道路现状综合评价和理论分析计算相结合的旧水泥混凝土路面加罩设计思路.