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。

基于损伤等效的刚性道面结构强度评价方法

实时获取机场刚性道面结构强度是保障机场正常运行的重要工作。当前,广泛采用PCN(飞机分类号,PavementClassificationNumber)作为评价指标,但PCN缺乏统一的计算方法,而不同计算方法所得到的PCN值偏差较大。为解决刚性道面PCN计算方法存在的问题,借助ABAQUS有限元软件,建立了考虑接缝传荷作用的机场水泥道面九块板力学分析模型,依托我国某4E机场数据,得到该机场不同主起落架构型的飞机荷载作用下的道面板三维损伤分布,基于损伤等效的原则来计算该机场道面PCN值,并与不同方法的PCN计算值对比。结果表明:传统当量单轮荷载法的PCN值最大,基于损伤等效的方法次之,COMFAA方法最小。这分析验证了基于损伤等效的PCN计算方法的合理性,有助于提高机场道面结构强度评价的准确性。

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。

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。

混凝土路面加铺沥青混凝土面层改造技术研究

为提高交通行车质量,文中分析了市政混凝土路面加铺沥青混凝土面层改造技术,调查研究区域路面的强度与厚度、弯沉、接缝传荷能力和破损状况,确定研究区域内混凝土路面的反射裂缝是最常见的问题。在断裂力学的基础上,分析反射裂缝产生的原因,并根据分析结果,设计市政混凝土路面加铺沥青混凝土面层改造方案,同时通过马歇尔试验,验证了该技术可以改善路面的使用性能。

旧路路面技术状况调查与检测实践分析

文中以厦门某旧水泥混凝土路面提升改造项目为研究对象,调查分析各项技术参数,系统地介绍了旧水泥混凝土路面技术状况调查与评定方法,为道路改扩建及提升改造提供了准确、定量的数据资料。

基于重锤式弯沉仪法的飞机跑道道面承载能力测试分析

为了对云南某机场跑道的承载能力进行分析评定,采用重锤式弯沉仪法(Heavy Weight Deflectometer,HWD)分析了机场跑道不同分区的冲击劲度模量ISM、接缝传荷能力、道面脱空和道面PCN。结果表明:西跑道沥青道面的承载能力稍高于东跑道;跑道水泥混凝土道面区的传荷系数波动较大,传荷性能存在不同程度的下降,综合评价为“好”;跑道道面脱空程度为中度脱空,不存在严重脱空;机场跑道水泥混凝土区域道面通报PCN为110/R/B/W/T,沥青道面区域通报PCN为114/F/B/W/T。

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。

水泥混凝土路面接缝传荷能力的分析

本文采用Winkler地基假设和剪切弹簧单元模型作为接缝传荷介质,应用有限单元方法分析了纵横缝的传荷能力以及混凝土板平面尺寸、车辆荷载形式和路面结构刚度对它的影响;建立了挠度比值与应力折减系数之间的关系。利用这个关系,可以对接缝的传荷能力进行评价,并应用于具有接缝的水泥混凝土路面的设计。

机场水泥道面日周期温度效应

为研究日温变化对机场水泥道面的影响,系统监测分析了日周期内西南某机场水泥道面板内温度、应变及弯沉的变化规律。结果表明:板内温度、平均温度及温度梯度均呈日周期变化,正、负温度梯度最大值分别出现在14:00—16:00、07:00—08:00;应变与温度不同步变化导致其随温度滞回变化,以温度梯度‒曲率分析道面温度效应可减少滞回特征影响;板角翘曲大于板边,接缝类型差异对板边翘曲影响更大;道面边、角弯沉随日温变化波动明显,接缝传荷系数波动主要受温度梯度变化影响,道面性能评价应考虑温度影响;接缝两侧弯沉之和与温度相关性高,且可能与接缝传荷能力无关,在考虑温度影响进行脱空判定时具有一定优势,建议进一步研究其特征。

重复荷载下传力杆接缝运行特性

分析了水泥混凝土路面传荷系统在重复荷载下的工作机理，建立并验证了在重复荷载下水泥混凝土路面传力杆接缝力学模型，并将其应用于有限元计算中．明确了使用过程中接缝处荷载弯沉关系，指出接缝松动累积是造成这种关系的根本原因．

水泥混凝土路面板底脱空评判方法研究——以梅观高速为例

为准确有效地评定水泥混凝土路面的脱空状况,通过对现场贝克曼梁(BB)、落锤弯沉仪(FWD)、路面雷达(GPR)和钻芯取样检测结果的分析和计算,并充分参考梅观高速路面的实际情况,提出了以板角弯沉、横缝中点弯沉和接缝传荷系数3个指标作为水泥混凝土路面脱空的判断标准。研究表明:据此评判标准与方法判定的脱空状况与钻芯取样结果基本一致,对板底脱空情况判断的准确率高达86.7%,对脱空等级判断的准确率达到80%,说明该评定方法具有较高的准确度与可靠性,能够满足水泥混凝土路面板底脱空判别与评价的需要。

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。

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。

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。

温度膨胀系数对刚性路面设计的影响分析

为了研究热膨胀系数对水泥混凝土路面结构设计的影响,根据我国规范分析了热膨胀系数对面层板温度应力的影响,同时采用美国力学经验设计法分析了热膨胀系数对水泥混凝土路面横缝错台量的影响.结果表明:热膨胀系数对接缝传荷能力以及板角翘曲变形的影响会直接改变水泥混凝土路面设计厚度.因此,在水泥混凝土路面设计中引入热膨胀系数参数意义重大.

制作工艺对复合材料胶—螺混合连接接头传力机理及承载力的影响分析

根据制作过程中胶层固化的时机,复合材料胶—螺混合连接接头可分为两种制作工艺。目前对两种工艺制作的胶—螺混合连接接头的研究中均存在传力机理不清,缺乏承载力计算方法等问题。对于两种工艺所制作的胶—螺混合连接接头,对比分析其承载变形过程中传力机理及胶—螺之间变形协调条件的差异。基于接头的传力机理及胶—螺之间的变形协调条件,分别推导此两种工艺所制作胶—螺混合连接接头各自的承载力计算方法。利用该方法对采用两种工艺分别制作的各一组接头试件进行承载力计算和试验对比,理论值与试验值吻合较好,验证理论分析的正确性。