声振法检测水泥混凝土路面板角隅脱空试验与数值仿真分析

目的研究声振法检测水泥混凝土路面板角隅脱空动力响应.方法针对水泥混凝土路面板角隅脱空,采用试验和数值仿真结合的方法,通过利用传感器采集和分析室内试验中水泥混凝土路面板的应变和加速度.同时结合试验情况建立水泥混凝土路面板角隅脱空有限元模型,对路面板进行数值仿真分析,并与试验解进行对比.结果随着水泥混凝土路面板角隅脱空面积的增大,路面板最大振幅对应的频率降低了23%,振动时间提高了63%以上,板的振动加速度和应变提高了1倍以上,其中板底应变大于板顶应变,且不同落锤高度也对试验结果有一定影响.结论角隅脱空水泥混凝土路面板的最大加速度、应变和振动时间明显大于非脱空水泥混凝土路面板,而最大振幅对应的频率小于非脱空路面板;角隅脱空试验解与数值解对比表明数值解是可行的,二者互相验证.     

水泥混凝土路面脱空板的自振频率试验分析

水泥混凝土路面板脱空程度与其振动特征有较好的相关性,为准确获取路面板的竖向自振频率,通过布设传感器,获取不同脱空程度路面板在环境激励振动时程曲线及瞬态激励后的衰减自由振动波形,并对其分别采用傅里叶变换原理及最大熵谱法进行自振频率分析.研究结果表明,在进行自振频率测试及分析时应采用多种方法综合分析,以免造成误判;瞬态激励下路面板的振动幅值比环境激励情况下的振动幅值大,可以采用最大熵谱法对激励后的自由测试衰减振动进行分析,结果更为清晰准确.这些研究,可为今后路面板的脱空检测及自振频率分析提供一定参考.     

基于梅尔倒谱系数的路面板下脱空识别的应用研究

混凝土路面在使用过程中会出现各种病害,板下脱空就是常见的病害之一。因此,对混凝土路面板下脱空的有效识别就显得十分必要和紧迫。文中在了解和分析国内外脱空识别和声信号处理方法的基础上,针对声振法采集到的声信号的具体特征,利用梅尔倒谱系数(MFCC)和BP神经网络在混凝土路面板下脱空程度方面的应用,对路面板下脱空进行了研究。结果表明:严重脱空的识别正确率为94%,一般性脱空的识别正确率为92%,非脱空的识别正确率为90%。本文研究方法能够达到识别路面板下脱空的目的。     

基于板底脱空的水泥混凝土道面结构理论分析

地基的不均匀沉降将使水泥混凝土道面处于不利受力状态,当板下产生脱空时,板在自重作用下将产生相当于恒载的附加应力,影响道面结构的疲劳寿命.针对盾构穿越机场水泥混凝土道面导致板底脱空的现象,构建了自重作用下水泥混凝土道面板底脱空的力学模型,并利用板壳力学有关理论推演了面层板的应力和挠度公式     

声振法检测室外水泥混凝土路面脱空试验

目的为了及时处理水泥混凝土路面板脱空,准确和快速地判断脱空位置.方法笔者借助拾振器和计算机采集系统,通过对大连市区内的水泥混凝土路面进行现场试验,记录并分析水泥混凝土路面脱空与非脱空区域的加速度特性、振动时间和频谱特征,探索水泥混凝土路面脱空与非脱空区域的机械波的振动规律.结果脱空区域路面板最大振幅对应的卓越频率在100～130 Hz,非脱空区域路面板最大振幅对应的卓越频率在200～260 Hz.结论水泥混凝土路面板的脱空性与其振动信号参数有密切的相关性.脱空水泥混凝土路面板比非脱空水泥混凝土路面板的加速度大,振动时间长,主频高.     

冲击回波声频法在高速铁路CRTSⅢ型轨道板脱空检测中的应用

现阶段板式无砟轨道CRTSⅢ型轨道板已成为我国高铁轨道技术的主流,但受施工及自然因素的综合影响,容易出现CRTSⅢ型轨道板与自密实混凝土调整层层间脱空等问题。现有可行的检测方法较少,且无法高效准确地找出脱空位置。基于高铁线下层状结构,采用冲击回波声频法采集信号,最大熵值法频谱分析方法对采集的信号进行分析,提取冲击弹性波在轨道板层间传递过程中的反射能量特征,实现对轨道板脱空的有无及位置的辨识,同时介绍了信号接收装置使用音频传感器相对于传统加速度传感器的优势,以及验证了冲击回波声频法在轨道板脱空检测实际应用中的实用性。     

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。     

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.     

注浆技术处治旧水泥混凝土路面的探讨

文章通过分析水泥混凝土面板唧泥、脱空形成原因,针对性地提出了检测脱空板办法,并阐述了注浆技术的加固机理和实施方法,认为注浆技术在公路施工和养护工程中,具有可观的经济效益和社会效益.     

路面板底脱空唧泥判定与自补偿压浆材料处治

针对目前唧泥程度与路面板底脱空相关关系国内外研究较少以及常用压浆材料处治板底脱空存在“二次脱空”的情况,以烟台-威海高速公路试验段为依托工程,通过对试验段唧泥高度观测数据的统计分析,结合钻孔实测板底脱空量,提出基于唧泥高度的路面板底脱空程度判定标准;并引入自膨胀补偿收缩理论,改良有机类和水泥类压浆材料,推荐分别适用于处治路面板底轻度、中度和重度脱空的自补偿式压浆材料.试验段钻孔复核与弯沉检测结果表明:基于唧泥高度的路面板底脱空判定标准准确度可达80％以上;板底脱空路面板经推荐的自补偿式压浆材料处治后弯沉小于0.2 mm.     

基于弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空识别方法

通过分析脱空产生和形成的机理以及板底脱空图式来确定脱空识别的研究方向．采用弹性地基板模型分析了落锤式弯沉仪（FWD）荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律。回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基刚度半径、路面板角弯沉比（FWD荷载作用于板角和板中时弯沉之比）之间的近似关系式,建立了通过比较实测弯沉比与理论弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空的识别方法．工程实践表明,采用方法判别水泥混凝土路面板角脱空状况是可行的．     

基于弯沉指数的水泥混凝土路面板角脱空识别

采用弹性地基板模型，分析了落锤式动态弯沉仪（FWD）荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律，回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基板相对刚度半径、路面板弯沉指数（FWD荷载作用于板角和板中时的荷载中心点弯沉之比）以及邻板传荷能力之间近似关系式．建立了通过板角和板中的FWD实测弯沉盆数据，对比理论计算结果判别水泥混凝土路面板角脱空状况的方法．     

水泥混凝土路面脱空的压浆技术及应用

介绍了水泥混凝土路面脱空识别及压浆施工的方法和目前该领域的研究进展,显示了最新的发展领域,探讨了水泥混凝土路面板下地基脱空产生的机理, 评述了路面脱空产生的危害.对路面脱空压浆技术理论、施工环节的关键技术方法进行了综述.     

水泥混凝土路面脱空状态下的荷载应力

探讨了板底脱空的形成机理及一般图式，应用有限元方法，详细分析了不同地基模型（文克勒地基和弹性半空间地基）、不同车辆荷载（单轴、双轴和三轴）作用下无限大板和有限尺寸板在脱空状态下的荷载应力，研究发现，脱空状态下板的荷载应力是未脱空时的1．0～4．6倍不等．通过引入板尺寸修正系数、脱空应力修正系数，给出了考虑脱空影响的路面板荷载应力一般计算式，回归了未脱空无限大板荷载应力，分析了板平面尺寸的影响，提供了脱空应力修正系数诺模图，结果可用于水泥混凝土路面快速评定与断板防治．     

水泥混凝土路面板角脱空的有限差分分析

分别对水泥混凝土路面板角脱空的悬臂板模型以及考虑基层缓冲作用的脱空面板进行了有限差分分析。比较了二者的假定条件和计算结果之间的差异,并与传统的结构计算结果作了横向比较。计算结果表明,假定脱空路面板为悬臂板时,由于传统的结构计算方法未考虑荷载的偏心作用,计算结果比有限差分法计算所得的悬臂板模型计算结果要小得多。在考虑基层材料的有限差分计算中,由于基层材料的缓冲作用,板中的拉应力和位移明显减小,但路基土中有一定的拉应力存在,必须设法提高路基土的强度。     

荷载激励半刚性基层沥青路面声效响应分析

为了通过由沥青路面在冲击荷载作用下的声效特征差异识别路面层间连续状态,从而适时进行预防性养护,采用ABAQUS有限元从材料塑性变形、温度、土基等方面分析半刚性基层沥青路面不连续病害产生机制,建立半刚性基层沥青路面板体振动微分方程和强迫振动方程,求得其稳态解,并对板体振动时的声效响应及其敏感性因素进行分析。结果表明:激励荷载大小、板体尺寸、板体连续状态、不连续区域面积等较冲击加载方式、板体模量等因素对荷载激励产生声效特征响应更为强烈、敏感,板体振动声效特征频带基本集中在500 Hz之内;基于沥青路面在冲击荷载下因连续状态不同引起的声效特征差异性原理,开发的半刚性基层沥青路面结构层连续性检测仪的识别准确率达到96%。     

刚性路面板下地基脱空判定方法综述

论述了刚性路面板下地基脱空产生的机理;探讨了目前广泛使用的脱空判定方法,即FWD落锤式弯沉仪检测法和探地雷达等方法的工作原理及应用;介绍了简便有效的声振法和智能神经网络等识别法;最后对各种方法进行了总结,供养护管理部门参考.     

近场地震作用下锈蚀钢筋混凝土桥墩的IDA分析

利用锈蚀钢筋混凝土柱的滞回试验结果,验证钢筋混凝土构件中锈蚀模型的正确性;利用钢筋混凝土框架的振动台试验结果,验证用OPENSEES程序进行钢筋混凝土结构非线性动力分析的可行性.在此基础上,从PEER地震数据库中选取了30条地震记录,采用OPENSEES建立弹塑性有限元动力分析模型,对钢筋锈蚀的钢筋混凝土桥墩在远场地震、近场非脉冲地震和近场脉冲地震作用下的性能进行非线性时程分析,研究桥墩柱在三类地震作用下的反应,以及钢筋锈蚀对结构地震响应的影响.针对近场脉冲地震对结构进行增量动力分析(Incremental dynamic analysis,IDA),得到结构的IDA曲线和近场地震作用下钢筋锈蚀对结构抗震性能的影响.分析结果表明,在考虑钢筋锈蚀因素时,近场脉冲地震对结构抗震性能影响最为显著,在结构抗震设计中应引起注意.     

桥头搭板受力分析及影响因素研究

以某桥的桥头搭板为工程背景,采用Midas FEA建立非线性实体有限元模型,对桥头搭板的结构受力进行了计算分析,同时分析了板底脱空长度和地基承载能力对桥头搭板受力状况的影响。计算分析表明:随着板底脱空长度的增加和地基反应模量的降低,桥头搭板的挠度、应力、裂缝宽度将逐渐增加;当桥头搭板的板底脱空长度达到一半以上时,桥头搭板的受力状况将发生严重劣化;当地基反应模量低于100 MN/m~3时,桥头搭板将出现裂缝。