移动荷载下设GFRP传力杆水泥混凝土路面接缝力学性能研究

基于昭阳西环高速公路水泥混凝土路面,利用ABAQUS建立路面三维有限元模型。分析传力杆直径、面板厚度和模量对设GFRP传力杆路面接缝力学性能的影响,对不同轴重与车速下接缝的力学性能指标进行评价。结果表明30 cm厚C35水泥混凝土面板+φ50 mm GFRP传力杆路面结构形式力学性能最佳,荷载工况为车速80 km/h+轴重250 kN时杆周混凝土拉应力值最大为1.421 MPa,满足规范要求。并根据有限元分析结果对不同直径GFRP传力杆子模型进行路用性能试验,验证了数值模拟的准确性。为设GFRP传力杆水泥混凝土路面的设计参数和路面运营期间车辆轴载与车速限值提供参考。

GFRP筋作为混凝土路面传力杆的试验研究与数值模拟

为解决水泥混凝土路面传统钢质传力杆易锈蚀且表面硬度过大的问题,文中采用玻璃纤维聚合物(GFRP)筋作为路用传力杆,通过道路整体结构三维有限元分析,研究了GFRP传力杆在车辆轴载作用于缩缝板边时的荷载传递能力;开发了传力杆的路用性能试验设备,开展了传力杆试件的静力极限试验与拟静力加速加载疲劳试验,研究了GFRP传力杆的抗剪能力与耐疲劳性能。研究发现:为保证水泥混凝土路面缩缝结构的荷载传递能力,GFRP筋的直径需要比传统钢质传力杆增加25%~30%才较为合理,不但满足重载交通条件对传力杆装置的抗剪与抗疲劳性能要求,还可缓解缩缝最不利位置的应力集中状态,降低传力杆周边混凝土承载材料在道路交通环境下的开裂风险。