衔接铺砌式透水道面结构的浸水稳定性研究

基于对衔接铺砌式透水混凝土道面结构的受力分析,构建了在不同基础上铺筑式道面的力学分析模型。分别针对土基—道面板块结构、土基—碎石垫层—道面板块结构进行了饱水前后不同位置的加载实验,研究了不同加载位置对衔接铺砌式透水混凝土道面结构稳定性的影响规律,以及道面结构在饱水前后的稳定性变化规律。理论分析与实验研究结果表明,铺砌式衔接道面板块间的相互衔接约束可有效地协调和分配相邻板块间的变形与荷载。在板块中心和边沿位置加载时,铺砌式透水道面的临界状态为土基失稳性破坏,角部加载时的临界状态为道面板块开裂性破坏;土基层饱水对道面结构承载能力降低约为11%~14%,设置碎石垫层后可使道面结构承载能力提高40%~70%,结构的稳定性提高20%以上。角部加载是衔接铺砌式透水混凝土道面结构最不利加载位置,为提高其结构的稳定性,建议在工程中设置适当的碎石垫层。

衔接铺砌式透水道面结构的力学稳定性分析

采用ABAQUS分析软件建立了透水道面结构有限元模型,模拟B737-900的胎压分别在中心、边沿和角部3个不同位置施加荷载。通过对不同三维尺度的透水板块进行加载,分析了衔接铺砌式透水道面结构荷载应力分布和合理板块尺度。在实验室条件下,对不同尺度和基层结构的透水道面进行了等尺度试验研究。数值模拟分析结果表明,随着二维尺寸效应的增加,宽厚比对道面板内荷载应力的影响效果逐渐减弱,承载体系实现了由各结构层之间的三维尺度效应向透水板块间二维尺度的转变。试验研究结果表明,衔接铺砌式组合道面结构在饱水后的承载能力降低7.33%,且在角部的承载能力降低最显著;边长为200mm-宽厚比为3型、边长为330mm-宽厚比为4型和边长为500mm-宽厚比为4型透水道面结构浸水后仍保持较好的稳定性。