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。     

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.     

设传力杆的刚性道面板接缝力学性能研究

基于Winkler地基模型,建立考虑传力杆与混凝土接触的机场刚性道面三维有限元模型。采用单因素分析法,讨论了五种不同水平的道面板厚度、传力杆直径、间距及地基刚度各因素对接缝处水泥混凝土道面板应力、接缝传荷能力、传力杆与道面板间界面拉应力以及传力杆剪应力的影响。结果表明:同一荷载条件下,混凝土板厚由250 mm增大到450 mm,板底水平弯拉应力降低68.4%,传荷系数降低8.8%,界面拉应力降低52.4%,传力杆剪应力降低28.2%,影响显著,而传力杆间距和直径的影响次之。此外,地基刚度参数对传力杆剪应力的影响很小,可以忽略。同时,基于相似理论,设计接缝设传力杆的道面板室内模型试验,并将实测结果与数值模拟结果进行比较,结果表明两者的位移传荷效率与传力杆内力分布规律基本吻合。     

水泥混凝土路面传力杆布设方式仿真模拟

为优化水泥混凝土路面传力杆布设间距设计,以有限元理论为基础,依据中国水泥混凝土路面设计规范设置模型参数,建立了文克勒地基上考虑不利荷载作用时的单层面板3D有限元模型。基于模型得到2种传力杆布设方式情况下面板的力学响应值,计算出等间距时接缝传荷系数(LTE)对间距的关系式、LTE和板最大位移,并分析轮迹集中布设传力杆的作用效果。研究结果表明:等间距布设传力杆时,在LTE与传力杆间距计算模型下,间距在450~1 800mm之间变化时,LTE变化小;轮迹集中布设传力杆将LTE平均提高3.015%,且传力杆根数越少提高值越大;LTE相等时,轮迹集中可将每条接缝处传力杆根数平均减小1根,与均布相比,即使减少1根传力杆时仍对板位移产生有利影响,且具有良好的经济效益。     

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。     

非均质机场水泥道面板底脱空雷达波响应

为研究机场刚性道面配筋与非均质材料对板底脱空探地雷达波响应的影响规律,采用PFC3D离散元模拟和gprMax电磁仿真构建道面多相非均质电磁差分模型,进而建立板底脱空长度与脱空顶部反射波幅值的函数关系.研究结果表明：雷达波信号在非均质中的波场快照和剖面图呈现随机扰动特征,含水脱空回波信号受非均质材料衰减作用影响显著;脱空与钢筋层间形成能量团,增强了脱空回波信号,空气脱空回波信号受能量团增强作用显著.脱空长度小于第一临界点时,回波信号振幅强度与脱空长度呈二次函数相关;脱空长度大于第一临界点时,随脱空长度的增长,振幅先下降,后在第二临界点保持不变.该研究为探地雷达定量估算水泥道面板底脱空的长度发展提供了理论依据.     

机场水泥混凝土道面板底脱空对荷载应力的影响

提出了通过建立ABAQUS三维有限元模型,将计算弯沉盆与实测弯沉盆对比,得到较为精确的脱空参数的方法,并计算了机场水泥混凝土道面板底不同脱空程度对道面板荷载应力的影响。计算结果表明：有限元软件计算道面弯沉中,以静载代替脉冲荷载对计算结果影响很小;脱空区域基础与面层并非完全脱离,其反应模量较原值有一定折减;在严重脱空区域,道面荷载应力较未脱空时可增大80%。     

脱空对刚性道面板应力分布的影响及临界脱空状态

基于层间弹簧模型提出支承状态模拟方法,构建刚性道面板数值仿真模型。考虑不同飞机荷载和接缝状态,分析脱空影响下的道面板荷载应力增幅、位置偏移及重分布规律。结果表明:层间弹簧模型可准确地模拟脱空导致的刚性道面板支承损失以及不同脱空状态;随着脱空加剧,脱空区边缘的荷载应力增大,最大荷载应力在板厚方向上的位置由板底转移至板顶;当脱空区内最大荷载应力超过健康状态(即无脱空)下临界荷位的峰值应力时,该脱空状态即为临界脱空状态。相比传统弯沉指标,临界脱空状态能够更准确地反映脱空对道面结构的影响。     

空隙特征对OGFC沥青混合料路用性能的影响

为了进一步探究空隙特征对OGFC沥青混合料路用性能的影响,研究采用MATLAB数字图像处理技术,获取了功能性沥青混合料（OGFC-13,OGFC-16）试件断面的细观图像,同时本研究对OGFC沥青混合料进行了力学性能试验与排水性能试验。研究结果表明：OGFC-13的总空隙数量以及空隙面积在10mm2以上的空隙数量均多于OGFC-16,而后者的连通空隙多于前者;OGFC-16的排水性能好于OGFC-13,但易遭受水损害;OGFC-13的低温性能和水稳定好于OGFC-16,而高温性能则相反;通过空隙形态图像可以更加明显看出,OGFC-13中的空隙被细集料堵塞,而OGFC-16的空隙堵塞程度明显较低,这就使得OGFC-16具有更好的排水性能和较差的低温性能和水稳定性。     

砼路面板底脱空压浆材料的试验分析

板底脱空是水泥混凝土路面病害的主要原因,也是当前我国水泥路面养护的重点。通过某水泥混凝土路面板底压浆加固工程实例,阐述压浆材料技术的性能要求,着重分析压浆材料配合比设计思路和试验方法。针对常规试验仪器无法测定的大流动性浆体问题,提出相应的试验装置和坍落直径指标,推荐压浆材料配合比。通过项目实施前后板角弯沉测量和1a后弯沉跟踪测量,表明所使用的压浆材料和压浆措施对处理板底脱空效果明显。     

基于集成神经网络的板下地基脱空判定

通过有限元法建立了地基脱空的混凝土路面计算模型.提出采用基于信息融合理论的集成神经网络技术对混凝土路面脱空状况进行识别,通过路面脱空输入特征向量的组合,用各子神经网络对混凝土路面脱空进行初步缺陷识别,然后对识别结果进行决策融合.给出了系统的实现策略和子网络的组建原则.数值模拟结果表明,采用这种识别方法合理地选取了各种输入特征向量,具有更好的识别效果.     

基于复合模糊物元方法的机场道面性能评估

针对目前机场道面性能评估方法中存在主观影响因素过多、权重不确定性等问题,提出了一种基于复合模糊物元分析理论的机场道面性能综合评估方法。首先选取机场道面承载力、道面损坏状况、摩擦因数、平整度等为主要评估指标,根据各项指标评估标准建立复合模糊物元模型,然后利用熵方法与层次分析法综合确定各评估指标的权重,最后进行关联分析,根据最大关联度原则,确定机场道面的使用性能等级。研究结果表明:该方法可以综合考虑专家的知识、经验等主观因素和客观测量精度等信息的影响,是一种有效的方法;运用该方法对某机场道面进行评估,评估结果与实际情况符合较好。     

机场道面再生混凝土的抗冻性能及机理

为了研究机场道面再生混凝土的抗冻性能及其机理,采用掺加优质粉煤灰和高效外加剂的＂双掺＂技术路线,进行机场道面再生混凝土配合比设计和抗冻性能研究.根据机场道面再生混凝土抗冻试验结果和试件破坏现象,探讨了再生混凝土抗冻性能评价指标.从含气量、孔结构和微观结构等方面,对机场道面再生混凝土的抗冻机理进行了分析,建议寒冷地区道面再生混凝土含气量为5%～6%,在再生混凝土中掺入优质矿物外掺料,提高机场道面再生混凝土的抗冻性能.结果表明：所配制的机场道面再生混凝土抗冻等级高达F250,抗冻性能优于普通道面混凝土,满足道面设计规范要求.     

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。     

平面交叉口水泥混凝土路面板块划分方法

针对平面交叉口水泥混凝土路面接缝设计复杂和没有成熟的板块划分方法的问题,提出了平面交叉口水泥混凝土路面板块划分的四种基本方法:逼近法、圆心法、残余法和修补法。并以环道外缘石为直线圆角形的四路环形交叉口为例,介绍了板块划分四种基本方法的具体应用。实践表明,平面交叉口水泥混凝土路面的板块划分通过以上三种或四种基本方法的有机结合就可以实现板块划分的自动化,大大提高平面交叉口CAD系统的适应性和设计效率。     

高等级路面上的车辆动载荷

为研究重型运输车辆对高等级路面作用的动荷载,建立1/2车辆动力学模型,研究了路面不平度、车辆速度、轴重和胎压等因素对车辆动载荷的影响。研究结果表明:车辆动载系数随着路面不平度、车辆速度和胎压的增加而增加,随着轴重的增加而减小;车辆动载荷随着各个参数的增加而增加;标准载荷下,A级路面动载系数为1.12~1.19,B级路面动载系数为1.23~1.38,C级路面动载系数为1.48~1.76,D级路面动载系数为2.00~2.52。     

桥面铺装对简支空心板桥受力行为的影响研究

为了研究桥面铺装层对简支空心板桥受力性能的影响,将有限元计算结果与实桥静载试验结果进行了对比,分析了考虑及不考虑铺装层两种情况下的空心板桥在受力行为上的差异,研究了设有不同设计参数或状态铺装层的空心板桥受力特性的差异及其变化规律;研究结果表明铺装层可以有效地削减简支空心板桥的反应;通过加厚铺装层、增强连续性可以改善空心板桥的受力,其中采用桥面连续结构方法效果更为明显.研究结果对同类桥梁设计有一定的借鉴意义.