易志华[1]2002年在《刚性路面板的试验研究》文中研究表明本课题在国家自然科学基金项目“混凝土路面板相似理论与损伤诊断研究”(批准号59978015)资助下，进行了不同厚度、不同几何相似比的9块刚性路面板的试验研究。主要内容包括： 1、根据静力荷载下不同相似比的刚性路面板下的土压力测试结果，结合应用相似理论对弹性地基板所作的分析，指出同一场地土上几何尺寸相似的弹性地基板在静载下的力学性能相似。 2、证明相似定律是依尺寸相似比的乘幂关系的规律。试验结果证实了威斯特卡德公式在计算板中与板边加载时荷载随厚度变化关系的正确性。对于板角加载的情况，不具有威氏公式所描述的特点。 3、在分析土体力学性质的基础上，提出土基放大效应的概念，解决刚性路面板计算理论不统一的问题，并解释一些刚性板的工作情况。编制非线性有限元程序，与实测结果对比，证实了土基放大效应概念的合理性。 4、考虑材料尺寸效应，拟合出几何相似的板对于极限荷载的相似规律。所得的公式与Z.P.Bazant用断裂力学方法推得的相似关系比较接近。在此基础上给出了基于缩尺板试验的确定刚性路面板静载下的极限荷载的半弹性方法。这是相似规律能应用于工程实际的关键一步。 5、通过分析极限荷载随板厚的变化，发现板的极限荷载所对应的荷载位置会随板厚的增大发生变化。这是以往弹性分析所没有揭示的结果。板厚超过43cm时，极限荷载以板中加载控制为主。 6、由相似分析得到了几何相似的弹性地基板的频率相似关系。振动测试结果表明，这个关系是基本正确的。
张军[2]2003年在《重型车辆与刚性路面结构的动力相互作用理论分析和试验研究》文中认为随着交通运输业的迅速发展和汽车工业的更新换代，作为基础设施的高速公路路面承载能力越来越难以满足使用要求，现行路面设计规范由于对车辆荷载采用过于简化的假设，导致无法正确反映路面受力和变形性状。本文试图从研究车辆动力荷载开始，对重型车辆与刚性路面结构的动力相互作用进行较为深入的理论分析和试验研究。1、 采用四分之一车辆模型，将车轮承重体系视为具有质量、刚度和阻尼的单自由度系统，考虑车辆的竖向振动，对路面不平整引起的车辆动力轮载的大小和分布进行了数值计算，分析了车辆轮重、行车速度、路面平整度、车轮承重体系刚度和阻尼等因素对车辆动力轮载的大小和分布的影响。2、 建立了重型车辆与刚性路面结构动力相互作用模型，并应用积分变换法和有限单元法进行求解，分别得到了移动荷载作用下粘弹性Vlasov路基上刚性路面板动挠度的精确解和刚性路面板动力反应的数值解。3、 应用有限单元法进行了重型车辆与刚性路面结构的动力相互作用仿真分析，采用拟时间法将时间变量用位置变量替代，解决了模拟车辆移动的问题，并采用Newmark-β法求解，得到了(?)刚性路面板的动挠度、动应变等动力反应量值。4、 利用美国明尼苏达州Mn/ROAD试验设施进行了刚性路面动力反应的试验研究。选择了叁个刚性路面研究断面，通过采集两种重量的卡车以不同速度通过时，刚性路面板不同位置和不同深度部位处动应变计、缩缝传力杆钢筋应变计的应变时域变化曲线和路基顶面动土压力计的土压力时域变化曲线，获得了刚性路面板顶面和底面的纵向和横向动应变特征、缩缝传力杆动应变特征和路基顶面动土压力特征以及影响刚性路面板动应变特征的参数等测试数据，为本文的分析研究提供了重要的基础。5、 通过输入Mn/ROAD试验条件参数，采用自编程序进行计算，计算结果与试验结果吻合良好，从而对本文提出的计算方法进行了验证。采用数值分析方法研究了车辆轴重、行车速度、路面厚度、路基刚度等因素对刚性路面板动挠度和动应变的影响。
张军, 邹银生, 张起森[3]2005年在《刚性路面结构动力反应的试验研究》文中提出叙述在美国明尼苏达州Mn/ROAD研究设施进行的刚性路面动力反应试验研究工作。试验中选择了叁个刚性路面研究断面,通过采集两种重量的卡车以不同速度通过时,刚性路面板不同位置和不同深度部位处动应变计、缩缝传力杆钢筋应变计的应变时域变化曲线和路基顶面动土压力计的土压力时域变化曲线,获得了刚性路面板顶面和底面的纵向和横向动应变特征、缩缝传力杆动应变特征和路基顶面动土压力特征以及影响刚性路面板动应变特征的参数等的测试数据,为进行理论分析提供了重要基础。
齐月华[4]2007年在《基于落锤式弯沉仪（FWD）评定刚性路面脱空状况》文中研究说明脱空是刚性路面常见的病害之一，其存在严重影响路面板的使用性能和疲劳寿命。目前，刚性路面脱空主要依靠声击、钻孔、弯沉检测等方法定性判定。落锤式弯沉仪(FWD)以其简便实用、快速、无破损等优点在道路检测领域得到广泛的应用。然而其在刚性路面脱空识别中的应用仅局限于根据弯沉盆信息进行定性判定。因此，如何基于弯沉盆信息对刚性路面脱空进行定量判断是目前的研究热点之一。基于落锤式弯沉仪弯沉盆信息正演模拟反演刚性路面脱空是一种严谨而有效的方法。然而由于缺乏合理的正演模型和评定理论使得该法的应用目前还处于探索阶段。正演模拟弯沉盆是反演刚性路面脱空的前提和基础。本文针对以上研究现状，研究落锤式弯沉仪在刚性路面脱空识别中的应用。主要研究内容及意义如下：1、对地基脱空状况下刚性路面板的应力、应变及挠度等受力状态进行了分析，并推导出了矩形、叁角形两种脱空状况下刚性路面板的应力、应变及挠度的计算公式。2、基于弹性地基上的薄板理论，将刚性路面板看作弹性薄板，针对Winkler地基，建立地基脱空状况下路面板的位移计算模型，求解荷载作用下不同脱空尺寸和脱空位置相应的位移值，模拟地基脱空状况下的弯沉盆曲线，并利用FORTRAN语言编制了求解相应位移值的有限元分析程序。3、通过对比地基完好与地基脱空状况下的两种弯沉盆曲线，提出了基于落锤式弯沉仪(FWD)实测弯沉盆曲线评定刚性路面脱空的比较分析法。该方法依据均匀支撑的刚性路面板在荷载作用下的弯沉随离荷载作用点的距离增大而减小，但出现脱空时，离荷载作用点较远的位置的弯沉反而比较近位置的弯沉值大的原理对刚性路面脱空进行评定。经工程实例验证，该方法是一种简便、有效的刚性路面脱空评定方法。本文研究成果不仅为评定刚性路面脱空提供了一个新的思路和理论依据，而且为制定科学的注浆方案和合理的维修措施提供技术支持，具有较大的理论意义和的工程价值。
陈炳初[5]2013年在《土工格室低路堤—刚性路面体系理论分析与试验研究》文中研究表明相对于高路堤而言,低路堤具有占地少、造价省,符合科学发展观的特点,近年来越来越受到工程界的亲睐,但当面对一些特殊土地质,尤其在穿越软土地区时,如果不采取有效的软基处理措施,采用低路堤的效果往往会不尽如人意,这是由于低路堤因有限的填土高度无法有效扩散上部荷载,容易引起差异沉降量过大的问题,为解决在软弱土地区内进行低路堤设计中的荷载扩散问题,本文提出将土工格室与其内碎石等填料组成的加筋结构层置于路基上部,构成一种新型的土工格室低路堤-刚性路面结构体系。它综合了土工格室结构层能抗弯抗剪的特点,低路堤在土地资源节约上的优势以及混凝土刚性路面的原材料在我国可以自给自足、更适合重交通量、设计寿命期长等长处,而具备良好的发展潜力,但是对该体系的研究尚在起步阶段。为此,本文结合国家自然科学基金项目“散体材料桩复合地基承载机理及其按变形控制设计理论研究”(项目编号51078138),以理论分析结合有限元数值模拟以及室内模型试验为手段,针对此种新型结构体系的承载机理、沉降两方面开展较为深入、系统的研究,主要工作分为以下几点：(1)通过对国内外已有的相关文献的总结分析,较为全面的梳理有关低路堤结构、路基对交通荷载的响应,以及作为加筋土类中重要一员的土工格室的应用与加固机理的知识,作为对本文提出的新体系进行深入研究的基础性资料。(2)针对土工格室结构层作为下面层的适用性开展了研究,主要分为土工格室结构层的抗弯能力和抗冲刷能力两部分。在研究土工格室结构层的抗弯能力时,通过有限元反分析,定量的建立起弯曲模量与跨中挠度的经验关系,可作为同类型实验的数据处理工作的参考；进一步,设计了6组迭梁试验来研究土工格室结构层的弯曲模量测定及其影响因素,试验结果表明：格室的展开宽度对弯曲模量值有较大的影响,在实际工程中应尽可能的将格室展开至近正菱形。在分析刚性路面下基层的冲刷机理时,认为冲刷现象的内因可归结为积聚于板底的自由水的浸泡软化作用,外因是交通荷载导致的动水压力的反复冲刷作用。而采用土工格室碎石结构层不但可以在刚性路面下形成良好的排水通道,使渗入水分可以及时排出,而且因为土工格室碎石结构层独特的强度与刚度的形成机理,它受到的水的软化作用较小；借鉴土工膜袋防冲刷的成功经验,在土工格室结构层上覆一层透水土工布,可减少动水压力对结构层的直接冲刷作用,保证它的抗冲刷能力。(3)全面地阐述了本文所提出的土工格室低路堤-刚性路面结构体系,说明了软弱土地区的土工格室低路堤-刚性路面结构体系的主要组成部分及各部分的功能,并深入地研究了该结构体系承载特性。利用数值分析软件ADNIA建立起平面应变模型,计算了交通荷载产生的应力与变形在路堤中的扩散问题,证明了土工格室结构层的存在将大大改善混凝土路面板的受力状态,并让路基内部应力更快的衰减。在工程设计实用性计算方面,研究结果表明,可用现行规范中的弹性地基双层板计算模型来分析新体系的路面板临界荷位处的荷载应力。(4)通过有限元模拟计算,定性地比较了路面下有无土工格室结构层时的变形特点,证明了设置土工格室结构层可以有效减小地基表面的差异沉降；而与设置同样厚度同样参数的土工格室垫层于地基表面的情况进行了对比研究时,发现总沉降值在采用土工格室结构层时比以垫层形式置换出软基中的部分软土时明显减小,而在控制差异沉降的表现上两者相当。进一步对可能影响到板间差异沉降的7个因素设计了3个水平的正交试验,对以板间差异沉降为试验指标时进行的极差分析与方差分析都表明,各因素的影响大小顺序为：土工格室结构层厚度>低路堤高度>软基模量>低路堤填土的模量>土工格室结构层模量>路面板厚度>路面板模量,所以要控制好板间差异沉降,最有效的方法是提高土工格室结构层的高度和低路堤的填土高度。(5)基于相似理论,设计并完成了两组具有可比性的室内模型试验,将模型试验中的六个小项分成叁个阶段来进行,藉此来比较有无土工格室结构层时两种体系工作性能的差异,以研究土工格室低路堤-刚性路面体系的承载和变形特性。试验中采用加装变速箱的强制式搅拌机驱动将圆周运动转变为往复直线运动的连杆体系,成功的控制了小车运动距离和速度,实现了交通荷载的周期性模拟。试验结果验证了本文提出的土工格室低路堤-刚性路面结构体系的可行性。
魏志敏[6]2014年在《刚性路面沥青夹层早龄期-服役期影响机制研究》文中研究说明刚性路面在重载交通作用下经常出现过早断板现象,近年来业界提出在面板与基层之间设置沥青功能夹层,改善刚性路面的力学性能,但目前相关理论研究落后于工程实践。特别是,近年来早龄期理论分析显示界面的影响十分复杂。鉴于此,本文拟通过数值分析,现场足尺板试验的方法,重点对沥青功能夹层的早龄期-服役期工作影响机制开展研究。具体包括沥青夹层路面板早龄期力学行为、参数敏感性,夹层参数影响机制,以及考虑车辆荷载作用下沥青夹层路面板早龄期-服役期工作机制。具体研究结论如下：沥青夹层路面板在前72h翘曲变形主要以板角翘曲为主,72h后随着弹性模量的增长1/4路面板、板中处才参与翘曲变形,并出现板中脱空现象。早龄期应力随龄期增长而增长,且板角处及板中处应力变化规律不一致,板角处顶部和底部同时表现受拉或者受压,而板中处顶部和底部早龄期应力出现拉压反向的特点。与普通板相比,设置沥青夹层后板角处翘曲位移显着减小,但是板中的翘曲量则明显增大。同时,沥青夹层设置会显着减小路面板早龄期拉应力,而板底剪应力主要受到板中翘曲影响,板中翘曲量越大,板底剪应力越大。对早龄期路面板的翘曲和应力的参数敏感性分析表明,弹性模量、热膨胀系数、泊松比、徐变柔度参数等材料参数影响显着,夹层界面切向刚度影响则居其次,夹层厚度和模量的影响较弱。夹层界面切向刚度的增大会明显增加路面板早龄期板角翘曲,却又显着降低板中翘曲量。夹层厚度和模量增加对路面板早龄期拉应力影响不大,但会显着减小板底剪应力和早期界面开裂风险。四个季节下设置沥青夹层后板角翘曲及板底拉应力均降低,春秋冬季板中位移变化不大。而夏季早期施工设置夹层后板中在较早龄期便开始出现拱起现象,且拱起量明显大于未设夹层板,夏季板底拉应力下降最明显。与未设夹层结构相比,车辆荷载和早龄期性状耦合作用下,设沥青夹层结构受荷性能明显更加不利。对耦合应力影响显着的早龄期性状参数主要是翘曲形状和翘曲量,早龄期应力影响则很小。粗糙界面对于早期板角翘曲形成不利,但在服役阶段对于抵抗重载引起的应力有力。最后,通过足尺板试验发现设置沥青夹层后,路面板板中区域容易拱起,而板边更容易下压；另外,设置沥青功能夹层后路面板的早龄期应力较低,维持在0.5～1.4MPa之间。有限元计算结果与试验结果显示,早龄期路面板力学行为影响因素十分复杂,徐变、收缩、损伤、界面的龄期变化都需要进一步研究考虑。
易伟建, 易志华[7]2004年在《刚性路面板模型试验研究》文中指出针对工程中水泥混凝土路面板足尺试验难度较大的问题 ,提出采用相似理论进行刚性路面板的荷载和应力的试验研究方法 ,探讨混凝土路面板研究中相关基础理论问题。通过对 9块不同相似比的刚性路面板的试验研究 ,得到了几何尺寸相似的弹性地基板在静载作用下 ,力学性能相似的初步结论。
金晓勤[8]2007年在《新型全无缝桥梁体系设计与试验研究》文中研究指明本文提出了、一种新的全无缝桥梁体系设计，即采用无缝桥梁与无缝接线路面相结合的设计方式，同时取消了桥梁桥面和接线路面的伸缩缝。论文对这种新型全无缝桥梁体系进行了系统的理论分析、试验研究以及实桥监测。主要研究成果如下：1．无缝桥梁的无缝接线路面构造设计研究(1)提出了无缝接线路面可能的加筋路面横断面形式：沥青混凝土面层，下设土工格栅加筋的水稳碎石层；沥青混凝土上面层，下设用钢筋加筋的连续配筋混凝土下面层。前者为半刚性路面设计范畴，后者为复合式刚性路面设计范畴。(2)根据不同的无缝接线路面横断面形式，提出了接线路面与无缝桥梁进行无缝联结的多种构造方式：采用斜置搭板、土工格栅与半刚性接线路面无缝联结；采用平置搭板、钢筋与复合式刚性接线路面无缝联结。(3)基于较为成熟的钢筋混凝土粘结—滑移理论，以无缝刚性接线路面为例，推导了接线路面与桥梁无缝联结时的配筋计算公式，裂缝宽度和裂缝间距计算公式，以及配筋长度计算公式，并编制了相应的电算程序(QDLJG)。(4)推导了温度上升时，无缝接线路面的影响长度以及对桥梁结构的附加推挤力的计算公式。(5)研究了车辆荷载作用下，无缝接线路面的整体承载能力问题，验证了无缝接线路面的承载能力满足要求。(6)研究了刚性接线路面板的板底摩阻系数μ_l、梁体变形量△l、配筋率ρ、厚度h、混凝土强度、温差△t等参数对无缝接线路面及桥梁梁体的影响。2．新型全无缝桥梁的整体结构受力变形性能研究(1)与传统设置路桥接缝的无缝桥梁结构相比，新型全无缝桥梁的温度变形受到了来自无缝接线路面的约束，约束力的大小与无缝接线路面底部的摩阻系数μ_l，直接相关，这使得梁体的自由温度变形均有所减小，其中温度上升时的阻滞变形量较大。这与国外文献关于常规无缝桥梁设计研究中，认为“实际温度变形均小于计算值”、“温度下降的计算变形与有缝桥梁一致”、“而温度上升时的计算变形取桥长的2／3计算”的结论相吻合。(2)新型全无缝桥梁的温度变形受到了来自无缝接线路面的约束，使得梁体承受了附加轴向力和附加弯矩，其中温度下降时为附加轴拉力和梁端附加负弯矩，附加拉力增加了整个结构截面的抗拉要求，需增配钢筋；温度上升时，为附加轴压力和梁端附加正弯矩，附加压力对结构受力有利。影响最大的是边跨的内力，应加强边跨的配筋设计。3．无缝接线路面试验研究根据全无缝桥梁体系的无缝接线路面特殊的受力变形特点，设计了全新的加筋劈裂对比试验、土工加筋试件偏心受拉试验、地基梁水平拉伸试验、以及台后结构及接线路面的足尺模型试验，从材料到构件到整体结构系统地研究了半刚性无缝接线路面和刚性无缝接线的设计构造特点，逐步揭示了塑料格栅、玻纤格栅、钢筋等在无缝接线路面的加筋效果，验证了前述理论研究的成果。4．试验桥设计研究方面在多座试验桥上实现了路桥的全无缝设计，其中不仅有半刚性无缝接线路面的无缝桥梁，也有复合式刚性无缝接线路面的无缝桥梁，通车运营后的监测时间均超过一年，目前运营效果均良好，试验桥的桥面及接线路面完整而顺畅，行驶效果很好。
贾保禄[9]2012年在《水泥混凝土路面沥青功能层研究》文中研究说明水泥混凝土路面是高等级路面的重要结构型式之一，具有使用寿命长、养护工作量小、能源消耗少、施工简便以及对交通等级和环境适应性强等优点。但是由于各种原因，我国早期修建的水泥混凝土路面使用寿命大大低于设计使用年限，断裂和脱空等早期病害十分普遍。针对半刚性基层水泥混凝土路面的基层冲刷问题和刚性基层水泥混凝土路面基层与面层之间的温度翘曲应力过大问题这一实际情况，指出水泥混凝土路面设置层间功能层的必要性。论文根据水泥混凝土路面基层使用状况的调查结果，分析了半刚性基层的冲刷损坏模式及其破坏过程，抗冲刷能力不足是路面破坏的主要原因。提出在水泥混凝土路面基层顶面设置层间沥青功能层，通过室内冲刷试验模拟半刚性基层冲刷破坏过程，对比有无沥青功能层的基层试件冲刷情况，得出层间沥青功能层可以提高半刚性基层抗冲刷能力。利用有限元计算软件ANSYS，建立刚性水泥混凝土路面模型，分别从荷载、温度梯度两个方面对设置功能层的水泥混凝土路面结构和不设功能层的水泥混凝土路面进行了有限元分析，在此基础上分析了沥青功能层的不同厚度、不同层间结合程度以及不同模量对水泥混凝土路面板受力的影响。结果表明，沥青功能层可以有效降低水泥混凝土路面板的温度翘曲应力:当水泥混凝土路面板和功能层层间摩擦系数为0.5时，荷载作用下的水泥混凝土路面板临界荷位处温度应力降低11.82%,荷载应力略微增大。通过对面层临界荷位处应力的分析，提出沥青功能层材料的设计方法。
谢艳[10]2008年在《320国道旧水泥混凝土路面结构补强和排水措施研究》文中指出随着我国经济建设的发展,公路交通运输事业也随之迅猛发展。许多国道和省干道交通量不但超出预计的增长率,而且重载车辆超载超限现象十分普遍,因此许多国道、省道干线公路上的现有水泥混凝土路面已不能适应迅猛增长的大交通量和重载作用,造成不同程度的破坏,缩短了现有水泥混凝土路面的使用寿命和服务质量。因此有必要研究适应目前交通要求的重载条件下现有水泥混凝土路面结构增强和相应的排水防护措施。本论文针对江西多雨地区的特点,以国道320太平桥至上饶段的部分破损路面为研究对象,通过对交通状况、交通组成及现有水泥混凝土路面破损状况的调查,进行了重载作用下水泥混凝土路面结构补强优化和排水设计的研究,得到了以下结论。1、运用注浆技术原理、室内注浆材料性能试验以及K531+400～K531+795试验路段的现场注浆试验,研究确定了针对本路段注浆浆液的比例;确定了注浆措施对修补旧水泥混凝土面板板底脱空的效果是明显的,并修筑了实体工程。2、通过大量室内实验以及K542+500～K543+500试验路段,研究得出了上下层铺式钢纤维混凝土极大的提高了面板的极限荷载和疲劳使用寿命,而它的级配、水灰比、水泥用量和施工工艺都与普通水泥混凝土一致,而用钢量是普通钢纤维水泥混凝土用钢量的四分之一,其施工便利性和费用的节省上都是普通钢纤维水泥混凝土无法相比的,因此可以在增加少量费用的前提下获得优良的高强度低钢纤维用量的水泥混凝土面层。3、采用路面结构内部排水层、边缘排水系统及半刚性透水混凝土性能试验,研究得出了半刚性透水混凝土的级配范围和组成设计流程,并从试验路段的雨天观测中观察到有雨水从排水管中流出,取得了排水性能良好的路面结构形式。另外由于江西省的经济尚不发达,本次研究对于路面情况较好的路段、路面极差路段和一般性路段叁种不同损坏状况,经过经济性评价提出了不同的罩面技术和施工工艺。本论文的研究数据对于我国南方多雨地区的水泥混凝土路面的改善和增强有实际应用价值,提供了丰富的技术参数、工程应用方案。希望能在多雨和重交通量地区的老路修缮中提供帮助。
参考文献：
[1]. 刚性路面板的试验研究[D]. 易志华. 湖南大学. 2002
[2]. 重型车辆与刚性路面结构的动力相互作用理论分析和试验研究[D]. 张军. 湖南大学. 2003
[3]. 刚性路面结构动力反应的试验研究[J]. 张军, 邹银生, 张起森. 土木工程学报. 2005
[4]. 基于落锤式弯沉仪（FWD）评定刚性路面脱空状况[D]. 齐月华. 郑州大学. 2007
[5]. 土工格室低路堤—刚性路面体系理论分析与试验研究[D]. 陈炳初. 湖南大学. 2013
[6]. 刚性路面沥青夹层早龄期-服役期影响机制研究[D]. 魏志敏. 福州大学. 2014
[7]. 刚性路面板模型试验研究[J]. 易伟建, 易志华. 土木工程学报. 2004
[8]. 新型全无缝桥梁体系设计与试验研究[D]. 金晓勤. 湖南大学. 2007
[9]. 水泥混凝土路面沥青功能层研究[D]. 贾保禄. 长安大学. 2012
[10]. 320国道旧水泥混凝土路面结构补强和排水措施研究[D]. 谢艳. 长沙理工大学. 2008
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