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水泥混凝土路面板底脱空识别方法研究

2020-12-06阅读(910)

水泥混凝土路面板底脱空识别方法研究

论文摘要

我国水泥混凝土路面使用性能的下降和路面板结构的断裂,很大程度上是由于水泥混凝土路面板底脱空所致。使用中的水泥混凝土路面,基础的局部脱空现象是大量存在的。如何准确的测定脱空范围,及时的采取有效的修复措施,对提高水泥混凝土路面的使用性能,延长路面结构的使用寿命,减少养护成本,具有重大的价值。本文围绕水泥混凝土路面板脱空产生和扩展的机理、板底脱空的检测和评定方法两个主题进行了几个方面的研究工作:(1)分析了水泥混凝土路面板底脱空产生的原因及形成演化机理,认为路面的板底脱空的演变发展规律一般是先板角后横缝,然后形成四边脱空状,且行车方向的前板板底脱空区明显大于后板。(2)通过分析FWD荷载作用下水泥混凝土路面弯沉盆曲线的特性,提出了基于FWD荷载分布系数直解路面结构层模量的方法。并利用ANSYS有限元分析软件,建立了水泥混凝土路面板脱空有限元分析模型。(3)分析了接缝传荷、板底脱空状况、路面板的平面尺寸、弯沉测试温度等因素对FWD实测弯沉值的影响,结果表明路面板接缝传荷、板底脱空状况对弯沉值影响显著,而路面板平面尺寸、正常的测试温度状况对板角弯沉影响较小。(4)提出了板角弯沉的脱空评定指标,通过大量计算分析得出了无脱空状况下板角弯沉值的接缝传荷修正系数随接缝传荷能力的增加呈指数衰减变化规律,建立了接缝传荷修正系数与接缝传荷能力的回归方程,并提出了脱空系数概念(实测板角弯沉与理论弯沉之比),通过有限元分析不同脱空尺寸状况下脱空系数的变化规律,建立了脱空尺寸的估算方法。(5)分析脱空对路面板疲劳寿命的影响,提出了路面疲劳寿命影响系数概念(脱空后路面板剩余疲劳寿命与未脱空路面板剩余疲劳寿命之比),建立了基于脱空水泥混凝土板使用寿命的脱空等级划分标准。(6)根据分析水泥混凝土路面板底脱空形成机理及各病害类型与脱空之间的相关程度,建立基于模糊层次分析法的脱空率估算模型,运用该模型可以依据常规路面破损检测数据对路段脱空率进行估算。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 问题的提出
  • 1.2 国内外研究概况
  • 1.3 本文的研究意义及主要研究内容
  • 第二章 水泥混凝土路面脱空演化机理及弯沉盆曲线研究
  • 2.1 板底脱空形成原因及演化机理
  • 2.1.1 板底脱空形成原因
  • 2.1.2 板底脱空演化机理
  • 2.2 路面板脱空常见的检测手段
  • 2.2.1 超声波探地雷达法
  • 2.2.2 瑞雷面波法
  • 2.2.3 振动特征分析法
  • 2.2.4 弯沉指标法
  • 2.3 FWD 弯沉检测系统及动态弯沉盆特性
  • 2.3.1 FWD 弯沉检测系统
  • 2.3.2 动态弯沉盆的特性分析
  • 2.4 动态弯沉与静态弯沉的关系研究
  • 2.5 基于弯沉盆曲线的面层及地基模量估算方法
  • 2.5.1 算法描述
  • 2.5.2 双层体系路面结构层模量的估算
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 基于FWD 的板底脱空实测弯沉影响因素分析
  • 3.1 路面结构有限元分析的基本理论
  • 3.2 脱空面板的力学分析模型
  • 3.2.1 地基模型
  • 3.2.2 混凝土板模型
  • 3.2.3 水泥混凝土板接缝模型
  • 3.2.4 水泥混凝土板板底脱空模型
  • 3.3 考虑多种影响因素的有限元分析模型的建立
  • 3.3.1 模型的建立
  • 3.3.2 单元类型
  • 3.3.3 有限元网格划分
  • 3.4 接缝传荷能力对路面弯沉指标的影响
  • 3.4.1 弹性半空间地基模型
  • 3.4.2 Winkler 地基模型
  • 3.5 板底脱空对路面弯沉指标的影响
  • 3.5.1 板底脱空对路面弯沉指标的影响
  • 3.5.2 脱空与传荷的相互作用机理
  • 3.6 路面板的平面尺寸对弯沉的影响
  • 3.7 弯沉测试温度对路面弯沉的影响
  • 3.7.1 温度翘曲变形对弯沉的影响
  • 3.7.2 温度梯度上下限
  • 3.7.3 板中受荷点弯沉的修正
  • 3.7.4 板中非受荷点弯沉的修正
  • 3.8 本章小结
  • 第四章 水泥砼路面板底脱空评价指标体系研究
  • 4.1 板角脱空理论判定方法研究
  • 4.1.1 板角弯沉判定指标的提出
  • 4.1.2 基于板角弯沉的路面板脱空识别原理
  • 4.1.3 1/4 无限大板均匀支承的板角理论弯沉值
  • 4.1.4 考虑传荷能力的板角理论弯沉的修正
  • 4.1.5 板角脱空面积的估算
  • 4.2 基于砼脱空板使用寿命的脱空分级标准
  • 4.2.1 疲劳寿命影响系数的提出
  • 4.2.2 脱空状态下荷载应力的计算
  • 4.2.3 脱空路面板疲劳寿命计算及脱空分级标准
  • 4.3 水泥混凝土路面板脱空识别流程
  • 4.4 工程实例
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 基于模糊层次分析法的砼路面脱空率的估算
  • 5.1 脱空影响因素分析
  • 5.1 1 与脱空相关联的水泥混凝土路面病害类型
  • 5.1.2 标准轴载累计作用次数
  • 5.2 模糊层次分析法
  • 5.2.1 层次分析法（AHP）
  • 5.2.2 模糊层次分析法（FAHP）
  • 5.3 基于模糊层次分析法的砼路面板底脱空率估算
  • 5.3.1 建立层次分析模型
  • 5.3.2 权重的确定
  • 5.3.3 脱空率的计算
  • 5.3.4 计算结果的验证
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 主要结论
  • 6.2 创新点
  • 6.3 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A
  • 附录B

    • 相关论文文献

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