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。

吊连共筋装配式水泥混凝土路面传荷性能研究

针对具有双向传力特征的“吊连共筋”体系装配式水泥混凝土路面板间传荷能力不明晰的问题,采用自主研发的扣压式反向张拉连接件,将埋设于预制路面板内部的横向主筋与纵向主筋成对机械连接,并采用自密实水泥砂浆灌入填充接缝,开展路面板双向连接的装配式水泥混凝土路面现场试验,得出了预制水泥混凝土路面板间水平极限抗拉及竖向传荷能力,并结合路面板铺装传荷数值模拟,分析了吊连共筋装配式水泥混凝土路面板间传荷性能影响因素。结果表明,自主研发的单组连接件可承受约53 kN极限拉力,纵横双向连接可为路面板提供约300 kN水平抗拉能力,板间平均传荷效率达到75%,而基层调平后可将板间传荷效率提升到80%以上。板间传荷效率与板间机械连接刚度正相关,当机械连接刚度达到钢筋一体连接的1/4时,可实现一体化连接效果。传力连接布设间距不应小于0.3 m,且建议设置在路面板行车荷载轨迹下方。同时,装配式水泥混凝土路面宜采用柔性基层材料,且接缝处基层脱空对板间传荷效率及平整度影响较大。装配式水泥混凝土路面铺装前,尤其需要注意对接缝处基层找平及密封防水。研究结论为新型装配式水泥混凝土路面板间连接方式及结构组合设计提供了技术参考。

水泥混凝土道面传力杆接缝传荷能力影响因素分析

为建立机场道面传力杆接缝的三维精细模型,采用单因子轮换法,对影响道面接缝传荷能力的诸多因素进行分析,结果表明,传荷系数LTE与传力杆直径、面层及基层模量呈现正相关关系;与道基反应模量、面层厚度及传力杆间距呈现负相关关系。采用方差分析进一步考察多因素的综合影响效果,影响程度由大到小依次为:道基反应模量、道面板厚度、传力杆间距、传力杆直径、杆-混凝土摩擦系数,而其余因素影响不显著。

刚柔复合式路面水泥混凝土板接缝传荷能力影响因素研究

文章旨在评估刚柔复合式路面中水泥混凝土板接缝传荷能力的影响因素,以提高路面性能和延长使用寿命。通过有限元模拟,探究模量变化、沥青层厚度、弹性模量及厚度变对水泥混凝土板接缝传荷能力产生的影响。研究发现,适当调整这些参数能显著提升接缝的传荷效率。基于实验数据,提出了适用于刚柔复合式路面的接缝传荷性能控制指标,为路面检测和维护提供了新标准,有助于优化路面设计和施工,确保行车安全。

装配式道路基层结构接缝传荷性能及影响参数分析

为研究装配式道路基层结构接缝的传荷性能及影响参数,该研究设计装配式基层静力加载试验,分析试验结构在不同等级荷载作用下装配式基层接缝的传荷性能,建立三维有限元模型,并对试验结果进行验证。在有限元分析结果与试验结果验证基础上,使用有限元分析法对装配式基层传荷性能进行影响参数分析。研究2种加载工况下,预制板混凝土强度等级、灌浆料弹性模量以及荷载等级对行车方向传荷性能的影响。结果表明,预制板混凝土强度等级比灌浆料强度等级对传荷性能的影响更大;双点加载传荷性能比单点加载传荷性能更好;装配式基层接缝灌浆料弹性模量从32500 MPa下降到22500 MPa,会增大接缝的应变,降低预制板之间传荷性能。随着荷载增加,装配式基层接缝传荷性能下降,接缝应变和接缝弯沉均增大,需严格控制超载情况。

水利枢纽永久道路预制水泥混凝土路面结构力学响应及接缝传荷能力分析

水泥混凝土路面在行车荷载作用下极易发生结构性损坏,频繁修补严重影响交通通行效率,预制水泥混凝土板凭借其快速开放交通在水泥路面快速养护中得到了一定应用。研究水泥混凝土预制板结构在静载作用下的力学响应对于合理设计水泥混凝土预制板结构、提高路面结构使用性能具有重要意义。首先根据实际路面结构和路面结构的损坏情况,运用ABAQUS建立水泥混凝土预制板路面结构的三维有限元模型,分析静载作用下预制板参数变化对路面结构力学响应的影响,最终确定合理的水泥混凝土预制板结构设计参数。研究结果表明:静载作用下预制水泥混凝土结构的最大拉应力临界荷位为横缝边缘中部,最大挠度临界荷位为板角。影响预制水泥混凝土板拉应力和挠度的主要因素为路面板厚度,面板模量、基层模量和接缝宽度对预制板拉应力、挠度、应力传荷系数、挠度传荷系数的影响均较小。通过计算建议采用平面尺寸接近正方形的预制板块,预制板厚度约为20 cm,基层模量要求为1300~2200 MPa,接缝宽度为10~20 mm。

水泥板底脱空与接缝传荷能力影响因素及评价指标分析

为了研究水泥板底脱空和水泥板间接缝传荷能力评价指标的显著影响因素,确定合适的水泥板底脱空和水泥板间接缝传荷能力评价指标,基于8因子3水平的正交设计,利用脱空与接缝传荷的有限元模型,定量分析了因子对水泥板脱空和接缝传荷能力评价指标的影响。首先,通过赋予脱空区域新的材料属性模拟水泥板底脱空,采用弹簧单元法模拟水泥板间接缝,构建了有限元模型,针对脱空形状、脱空尺寸、脱空深度、脱空折减程度、混凝土对传力杆支承模量、接缝宽度、面层模量和基层模量8个影响因素,利用正交法设计了27种不同的影响因素组合。接下来,基于正交设计的仿真数据,对水泥板底脱空和水泥板间接缝传荷能力评价指标进行了方差分析和贡献度分析,衡量了因子对评价指标的影响程度,确定了水泥板脱空与接缝传荷能力的显著影响因子,筛选出最佳的水泥板脱空和接缝传荷能力评价方法。结果表明:脱空尺寸、混凝土对传力杆支承模量和基层模量是水泥板底脱空和接缝传荷能力评价指标的显著影响因子;接缝传荷的变化可能会影响脱空状况的判定,而脱空程度的变化不会影响接缝传荷能力的评价;弯沉差法和弯沉平方差比值法是水泥板底脱空和水泥板间接缝传荷能力最合适的评价方法。

脱空对机场道面板接缝传荷能力影响分析

采用有限元分析方法和多组模型试验,对考虑板中脱空和板角脱空两种情况的机场刚性道面板接缝处的应力及传荷能力进行分析。结果表明,道面板接缝处的传荷效率、道面板板底最大弯拉应力随着板底脱空面积的增大而增大。对于相同的脱空面积,接缝传荷效率和板底最大弯拉应力随着地基反应模量的增大而减小;而且板中脱空状态下的传荷效率略高于板角脱空状态下的传荷效率,板中脱空对脱空面积的反应比较敏感,这说明板中脱空对道面板产生的危害比板角脱空对道面板产生的危害要严重。

刚性路面传力杆接缝传荷能力评价新方法

在考虑传力杆松动量的基础上，建立了重复荷载作用下刚性路面传力杆接缝模型，提出了以第一传荷状态临界荷载为特征的传荷能力评价指标和方法，研究了荷载大小、荷载作用位置及传力杆松动量对传力杆接缝传荷能力的影响，分析了重复荷载作用下弯沉传荷系数指标的适用性，并与考虑传力杆松动量的接缝传荷能力指标进行了对比研究。发现重复荷载作用下，接缝两侧的荷载一弯沉关系曲线具有分段线性的特征，存在多级传荷状态临界荷载，实测与计算第一传荷状态临界荷载误差仅为4．2％；重复荷载作用4×10^4次后，弯沉传荷系数变化范围为57．3％～71．5％，而考虑传力杆松动量的传荷能力为0～51．9％。结果表明考虑松动量影响的传力杆接缝力学模型是可靠的，以第一传荷状态临界荷载为特征的传荷能力评价指标和方法，能够反映刚性路面传力杆接缝的实际传荷状况，是评价其传荷能力的有效方法。

机场刚性道面接缝传荷能力的评价

基于ABAQUS有限元软件,按照"贡献面积"刚度分配原则,通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元,建立了考虑接缝传荷能力的机场刚性道面3维有限元分析模型.以重型落锤式弯沉仪(HWD)弯沉测试为基础,针对不同地基强度上的典型道面结构,考虑基层对接缝传荷能力的影响,应用有限元模型,分析了HWD承载板、单轴双轮起落架、双轴双轮起落架和三轴双轮起落架等荷载形式作用在接缝一侧板边中部时道面结构的板边应力和挠度,建立了HWD承载板测试得到的挠度传荷系数与接缝刚度之间的相关关系,以及与不同荷载形式作用的应力折减系数之间的相关关系,成果可用于评价机场刚性道面的接缝传荷能力,以及道面板边应力分析.

机场水泥混凝土道面接缝传荷能力分析

基于ABAQUS有限元软件,按照"贡献面积"刚度分配原则,通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元,建立并验证了考虑接缝传荷能力的机场刚性道面三维有限元模型。利用该模型,分析了单轮荷载作用下荷载大小和道面结构参数对混凝土板在接缝附近的力学响应和接缝传荷能力的影响,以及不同构型起落架的多轮荷载作用对道面力学响应和接缝传荷能力的影响。结果表明:接缝传荷能力与荷载大小无关,只与道面结构自身有关;增大混凝土板厚度,板边应力和接缝传荷能力均有明显减小;增大基层厚度、基层与面层的层间黏结性能和土基强度,板边应力和接缝传荷能力仅略有减小;增大接缝刚度,可以提高接缝的传荷能力,并改善接缝附近混凝土板的受力状况。在多轮荷载作用下,轮距越小,板边应力和接缝传荷能力越大;除了三轴三轮起落架的应力折减系数略小于0.25外,其他构型起落架都大于0.25,而以荷载表征的接缝传荷系数随着起落架轴数的增多而减小。

传力杆位置探测与传荷能力影响分析

对分别采用支架法和DBI法施工的水泥混凝土路面传力杆空间位置的现场探测表明:传力杆的支架法施工质量要优于DBI法施工质量,同时得到了路面施工结束后的传力杆空间位置偏差的范围和主要规律。继而通过三维有限元模型,分析了传力杆不同偏差情况下,水泥混凝土路面板内应力分布和传力杆偏差所造成的路面主要破坏形式。并通过室内疲劳试验,评价了传力杆不同偏差情况下(水平面内和垂直面内0°,5°,10°,15°)的接缝传荷能力衰减规律。最后对疲劳试验后的试件进行逐级加载,估算了传力杆的松动量,验证了接缝传荷能力下降的原因。

基于振动特性的机场刚性道面传荷性能

接缝的传荷性能需定期检测以指导机场刚性道面的维护和使用,针对现有检测方法(如落锤式弯沉仪)难以进行偏远山区和交通运输困难地区的机场测试问题,提出了普通加载车辆跳车试验法,探究传力杆自身参数和道面结构参数对传荷性能和道面振动特性(基频、幅值、相位差)的影响规律,找出主要影响因素为传力杆弹性模量和土基模量;建立多因素下传荷性能和道面振动特性的定量关系,并通过室外试验验证该公式的准确性和方法的可行性。

连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷作用的数值模拟和敏感性分析

国内现行的水泥混凝土路面规范在对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行配筋设计时,忽略了横向裂缝的传荷作用,现有研究对传荷作用影响因素的敏感性分析也不够全面具体。针对这些不足,分析了横向裂缝的传荷机理;运用ABAQUS有限元软件建立了CRCP的带裂缝数值模型;运用等效面积原理,将单轮接触面积简化为矩形,在横向裂缝边缘施加等效荷载,对某实体工程进行了力学响应计算;利用Grovetti和Zollinger的经验公式对裂缝传荷效率(LTE)的有限元解进行了验证;通过敏感性分析,确定了筋材种类、基层刚度、纵向配筋率、地基反应模量和横向裂缝宽度等因素对CRC板层底拉应力分布和LTE的影响。计算结果表明:在横向裂缝两侧设置剪切刚度弹簧单元可以较好地模拟传荷作用;绘制了CRC板在车辆荷载作用下的应力和应变云图;得出了该实体工程的LTE为89.73%、传荷性能评级为优的结论;钢筋、BFRP筋和GFRP筋对应的LTE分别为89.73%,88.11%和87.73%;大刚度基层、半刚性基层和柔性基层对应的LTE分别为92.32%,89.73%和89.47%;直径8,16 mm和24 mm对应的LTE分别为87.77%,89.73%和92.55%;地基模量50,100 MPa和150 MPa对应的LTE分别为89.73%,91.82%和99.04%;裂缝宽度0.2,0.5 mm和0.8 mm对应的LTE分别为94.40%,89.73%和86.49%。

刚性道面接缝传荷能力的疲劳规律

由室内环道试验测定了各类接缝在外荷重复作用下的接缝传荷能力，又由统计分析建立了７类接缝传荷能力的疲劳衰减规律，该疲劳规律可与现行机场道面设计规范配合使用。

板底脱空对水泥混凝土路面接缝传荷的影响

基于路面力学专业有限元软件KENSLABS,建立起板底横缝处存在脱空的水泥混凝土路面双块板设置传力杆的数值模型。在考虑板重和温度翘曲的情况下,阐述了两种脱空形态(接缝两侧均脱空、受荷板一侧脱空)下脱空高度(即初始间隙)的改变对轮载传荷能力的影响,对比研究了在两种脱空形态与板底无脱空时传力杆直径、间距、松动量以及支承模量等参数对传荷能力的影响权重,分析了传力杆非均匀布设对传荷系统的优化效果。结果表明:接缝两侧均脱空、受荷板一侧脱空时,传荷系数随着脱空高度分别呈递增、递减规律,但传荷系数趋于稳定时,接缝两侧均脱空时,板块最大挠度的绝对值更大;不同脱空形态下,传力杆各项参数均与传荷系数呈线性相关关系,传力杆松动量对传荷系数的影响最为显著;不同脱空形态下,传力杆非均匀布设能提高传荷系数,同时减小传力杆承受的最大剪力。板底脱空传荷能力评价宜同时考虑传荷系数和各板块最大挠度值的绝对值,传力杆非均匀布设对传荷系统的优化宜以传荷系数和传力杆所受剪力同时评价。

水泥混凝土路面接缝传荷能力模型试验研究

为研究正常使用状态下水泥混凝土路面接缝传力杆的传荷性能影响因素及其衰减规律,进行了3组10块带接缝水泥混凝土路面板的室内疲劳试验。试件分别采用不同的传力杆直径、长度和混凝土板厚度,考虑了3种不同因素对传荷能力的影响,后续建立的ANSYS有限元模型也对试验结果进行了验证。通过分析不同工况下路面板接缝两侧的弯沉值及传荷系数表明:水泥混凝土路面板的传荷能力在最初加载的7万次过程中衰减明显,之后衰减缓慢;传力杆直径、长度及混凝土板厚度的增加,能够提高接缝的传荷效率,但十分有限。

荷载级位对接缝传荷能力影响规律的试验研究

接缝传荷能力的测试是机场刚性道面评价的重要内容。采用重型落锤式弯沉仪,研究了冲击荷载级位对于机场刚性道面道接缝传荷系数测试结果的影响规律。结果表明:采用的冲击荷载越小,测试结果出现异常的几率越大;随着冲击荷载的增大,传荷系数测试结果的随机性逐渐减小。结合目前国内机场刚性道面结构检测的技术状况并根据本次研究结果,当荷载级位取140 kN时,传荷系数测试误差最大可达20%左右。

基于挠度传荷系数的机场道面接缝刚度模型

基于ABAQUS有限元软件,以"贡献面积"为刚度分配原则,研究机场混凝土道面板接缝的挠度传荷系数及其与接缝刚度的关系。结果表明:挠度传荷系数受地基反应模量、荷载作用、板厚等的影响不明显,而与接缝刚度对数存在稳定的显著关系。进一步结合混凝土道面板模型试验,实测了板接缝处传力杆的弯曲应力、剪切应力以及受荷板和传荷板的挠度变形,并确定道面板模型的接缝刚度与传荷系数。通过与理论结果比较,最终建立了基于挠度传荷系数的道面接缝刚度反演模型,为机场刚性道面接缝设计提供参考依据。

接缝性水泥混凝土路面接缝传荷能力测试方法探讨

设传力杆的水泥混凝土路面接缝传递荷载的能力会在各种因素的作用下逐渐减小,直至影响路面行车的平顺。通常的做法是实际测试横缝传荷能力后再确定维修方案,目前普遍采用贝克曼梁测试横缝两侧的弯沉,以弯沉比值定义传荷系数。但对于测试车、加载位置、弯沉测试点等没有相关规定,测试结果波动非常大,没有可比性。该文利用三维有限元程序EverFE分析了测试车载重和轮胎接地面积、加载位置、弯沉测试点对水泥混凝土路面横缝传荷系数的影响,结果表明除测试车轮胎接地面积外的其他因素对传荷系数的影响均较大。为此,有必要对水泥混凝土路面接缝传荷能力的测试做出统一的规定。