机场水泥混凝土道面弯沉的温度翘曲影响修正

为降低温度翘曲对机场水泥混凝土道面弯沉测试的影响,提升机场道面结构性能评价精度,本文提出一种基于道面弯沉的温度翘曲影响修正方法。首先,推导出负温度梯度条件下道面有效弯沉为现场实测弯沉减去相应的温度翘曲量;其次,基于数值仿真和回归计算,分析出道面板边和板角位置的温度翘曲量与道面板厚度、水泥混凝土弯拉弹性模量呈线性正相关,且仅受低水平地基反应模量和接缝传荷能力的一定影响,进而建立了以道面板厚度、水泥混凝土弯拉弹性模量为修正参数的道面温度翘曲量计算公式;最后,通过现场测试对本文所提修正方法进行验证,结果表明:以零温度梯度下道面弯沉为标准,道面板边弯沉修正误差小于10.0%,板角弯沉修正误差小于6.0%。本文提出的基于道面弯沉的温度翘曲影响修正方法可满足一般机场道面结构性能评价需要。

机场水泥混凝土道面板早期温度应力研究

机场道面是典型的薄壳结构,容易出现由温度应力引起的断裂破坏,尤其在早期硬化过程中受到外部辐射、空气对流换热等环境因素的影响,自身水泥不断水化放热使道面结构温度场变化迅速,在浇筑道面板早期,水泥混凝土板的强度还未完全形成,更容易使道面板受到初始损伤。以南部某新建机场跑道为例,通过模拟混凝土水化生热和道面表面热交换计算水泥混凝土道面板28 d的应力历史,分析水泥混凝土道面早期的温度应力状态,为机场道面建设养护提供参考依据。

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.

机场水泥混凝土加铺层温度翘曲应力研究

根据使用水泥混凝土进行旧机场道面翻修的实际，运用有限元方法和Ｇｏｏｄｍａｎ模型理论，提出了水泥混凝土加铺层温度翘曲应力的计算方法，并编制了相应的计算机程序ＥＴ２３。

水泥混凝土机场道面企口接缝应力分析

利用三维有限元分析软件ANSYS ,对飞机荷载作用下以未设拉杆企口缝形式连接的两块水泥混凝土机场道面板进行了应力分析 ,计算了不同缝隙宽度企口缝的传荷能力及槽口应力分布状态 ,得出了飞机荷载作用下企口缝的破坏形式及可能发生的位置 。

厚水泥混凝土道面温度翘曲应力分析

根据机场道面厚度较大的特点，以三维８结点有限元位移法为基础，编制了计算厚道面温度翘曲应力程序ＥＴ０３．并计算了厚道面的温度翘曲应力。

水泥混凝土路面早龄期应力行为试验研究

为了解路面板早龄期应力性状与行为特征,基于福建夏季高温、冬季低温、隧道恒温进行了3种典型环境条件的路面板早龄期行为现场试验。采用无应力圆筒装置去除路面板温湿度无应力应变,基于应变历史结合步进法考虑徐变松弛获得路面板典型监测位置应力性状和时程。同步监测路面板早龄期温度场和整板翘曲,比较路面板早龄期应力与温度梯度、翘曲变形的相互关系。研究显示,路面板早龄期应力一般存在压应力、拉应力、应力波动循环3个阶段,应力波动循环初期存在一个松弛阶段。路面早龄期应力主动影响因素有水化放热、环境场温湿度变化、翘曲变形和重力的联合作用,初期水化热升降温效应显著,后期温度翘曲效应显著。被动影响因素有水泥混凝土早龄期行为、结构约束、边界条件等。夏季施工面板早龄期应力和翘曲量级显著高于冬季,隧道恒温条件下面板由于湿度收缩会形成板角始终向上的凹形固化翘曲。早龄期应力波动和松弛过程的存在,造成路面板初期运营的一段时间的应力与后期正常服役期并不相同,需要规避可能与设计状态不符的初期不利工况。

水泥混凝土路面板早龄期固化性状数值分析

基于水泥混凝土路面板早龄期力学仿真,开展夏季不同施工时段、边界约束对面板固化性状的影响研究.结果显示,施工季节、昼夜温差、结构约束等显著影响固化翘曲和残余应力.面板早龄期存在典型的板角向上固化翘曲和不对称翘曲模式,面板28 d残余应力主要为板顶受拉形式.接缝约束显著减小约束边板角翘曲,增大面板板顶残余拉应力分布面积,应力峰值影响较小.研究提出零平均应力温度梯度参数表征固化翘曲和初始应力状态两方面影响,面板早龄期温度加载历史中正温度差量级、时长较大,面板早期更易形成零平均应力正温度梯度.计算早龄期性状影响效应时,28 d零平均应力温度梯度范围可考虑取值0.25~0.57℃·cm^(-1)区间.

温度应力对机场道面板疲劳损伤的影响

目前,中国机场水泥混凝土道面设计中并未单独计算温度应力。参考传热学研究成果在道路工程和场道工程中的应用,采用华北地区某机场实例及其气象数据,建立有限元模型模拟道面结构温度场,并计算分析该机场道面板温度场和温度应力情况。结果表明,温度荷载造成的板底应力曲线与气温、辐射曲线之间存在较大的相位差,板底最大拉应力出现在19—20时。将随时间变化的温度应力与随横向位置变化的飞机轮载应力叠加,并将轮载作用次数按横向、月度、时刻分布,计算机场道面板的累计损伤和剩余寿命。结果表明,采用该方法预测的机场跑道剩余寿命与钻芯取样检测、FAARFIELD软件预测结果,以及跑道实际继续运营时长较为接近。可通过所提方法计算厚度较大的机场道面板的温度应力,对既有机场水泥混凝土道面结构的剩余寿命进行预测评估,并为大尺寸机场水泥混凝土道面板的研究和设计提供参考。

考虑材料粘弹性特征水泥混凝土双层道面温度翘曲应力的研究

根据有限元位移法、粘弹性模型和Goodman模型理论,研究了水泥混凝土机场双层道面(考虑三种结合方式:直接式、结合式以及分离式)的温度翘曲应力.运用有限元初应变增量法,编制了考虑材料粘弹性的水泥混凝土道面温度翘曲应力的计算机程序VT23.最后,运用该程序,计算了直接式双层道面的温度翘曲应力,并经某机场的现场实验证明其计算结果的正确性.为计算水泥混凝土道面温度翘曲应力提供了科学而有效的手段.

考虑材料粘弹性混凝土路面温度翘曲应力分析

以线粘弹性模型理论和有限元初应变增量法为基础，提出了考虑材料粘弹性性质的水泥混凝土路面温度翘曲应力的数值计算方法，并编制了相应的计算机程序ＶＴ０５．运用该程序分析了两种地基上的混凝土路面板在温度翘曲变形受到地基反力约束时产生的翘曲应力，得到了较仅考虑材料弹性特征时更为合理的结果．为完善水泥混凝土路面温度翘曲应力的计算提供了科学的方法．

机场水泥道面接缝位移及嵌缝材料结构应力

为深入研究机场道面接缝缝槽的水平和竖向位移对于嵌缝材料黏附性失效和嵌缝材料挤出的影响，采用有限元分析的手段，计算机场水泥道面接缝缝槽在环境温度和湿度变化下引起的缝槽水平位移量，以及飞机荷载作用引起的缝槽竖向位移量，并与实际观测数据进行对比分析。计算表明，机场水泥道面接缝缝槽水平位移量为2．2mm左右，拉伸应变量可取为25％，与公路水泥路面基本相当；接缝缝槽的竖向位移量处于0.25～0.61mm，剪切应变量处于3．1％～7．7％，较公路水泥路面大一些。选择包含弹簧单元及Kelvin模型的三参数固体模型描述嵌缝材料的流变特性，通过拉伸松弛实验实际测定3种典型嵌缝材料的弹簧系数和黏壶系数，利用缝槽内嵌缝材料拉伸应力和剪切应力的简化计算公式，计算3种典型嵌缝材料极限状态下的结构应力，结果表明，嵌缝材料的结构应力主要来自于接缝水平位移所引起的拉伸应力，剪切应力与接缝传荷能力的变化密切相关。

机场水泥混凝土道面脱空病害影响及处治对策

道面脱空是机场水泥混凝土道面常见病害。该文分析了脱空的成因机理,并提出了形成脱空的必要条件。通过建立ABAQUS三维有限元模型,分析了不同脱空面积、不同脱空程度对道面板块荷载应力的影响程度。研究表明,在不考虑接缝传荷且脱空非常严重时,板块内最大弯拉应力增幅超过250%。针对机场特点,提出注浆处治脱空时的关键技术参数确定方法及注浆效果评价方法。

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。

橡胶沥青应力吸收层在旧路面改造中的应用

分析了水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的产生机理，介绍橡胶沥青应力吸收层良好的抗反射裂缝效果及其路用性能。结合金溪县秀谷中大道改造工程的设计、施工情况，阐述了橡胶沥青应力吸收层在旧路面改造中的应用。

机场水泥混凝土双层道面层间接触对加铺层性能的影响

运用有限元分析软件ANSYS对机场水泥混凝土双层道面在不同层间接触情况下加铺层的受力及变形规律进行了分析,并根据加铺层板底弯沉盆形状系数计算出层间结合系数。研究结果表明:结合系数能很好地反映双层道面之间的层间结合程度,当层间结合程度不良时会导致加铺层弯沉值及板底应力变大,且距飞机轮载越近,其影响程度越大。因此,在进行机场道面加铺层设计、施工时必须考虑层间接触对加铺层性能的影响。

机场水泥混凝土道面加铺层厚度敏感性

为了分析机场水泥混凝土道面加铺层各计算参数的取值对加铺层厚度的影响，采用《军用机场水泥混凝土道面设计规范》（GJB1278A-2009）的方法对机场水泥混凝土加铺层厚度进行计算分析。研究结果表明：新、旧水泥混凝土道面间的结合系数对加铺层厚度有明显的影响，特别是结合系数从0增大到0．2时，加铺层厚度减少17．98％～47．54％；加铺层厚度随着加铺层道面板尺寸的增大而增大；增加加铺层混凝土强度可以明显减少隔离式双层道面加铺层的厚度，而增加旧道面混凝土强度可以明显减少结合式双层道面加铺层的厚度；在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计、施工时，需要综合考虑各结构参数对加铺层厚度的影响。

飞机荷载下水泥混凝土道面板应力计算方法

采用弹性地基板理论分析了道面板应力的主要影响因素,修正了公路标准轴载下路面板的应力计算公式,得到了飞机荷载下道面板的应力计算公式形式。采用正交设计法对道面结构参数进行安排,计算了不同道面结构在各种类型飞机荷载下道面板的应力。采用非线性回归方法对应力计算值和飞机荷载参数与道面结构参数进行分析,得到了单轮飞机荷载下水泥混凝土道面板的应力计算公式。对单轮飞机荷载应力计算公式引入荷载圆半径修正系数,并采用多元非线性回归方法,得到了双轮和双轴双轮飞机荷载下道面板的应力计算公式。利用荷载叠加原理得到多轴多轮飞机荷载下道面板应力计算公式。误差分析结果表明:回归应力计算值与有限元应力计算值相对误差不超过2%,应力计算公式具有较好的精度。