傳力桿直徑對(duì)水泥混凝土路面?zhèn)骱尚阅苡绊懙臄?shù)值

結(jié)合試驗(yàn)路施工介紹水泥混凝土路面設(shè)置縮縫傳力桿與鋼筋網(wǎng)的必要性、施工工藝、面層板結(jié)構(gòu)及施工注意事項(xiàng),提出了改進(jìn)建議。

針對(duì)水泥混凝土路面板的病害問題,本文從水泥混凝土路面板接縫處的病害發(fā)展入手,結(jié)合傳力桿的使用功能及作用,從設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量控制方面進(jìn)行闡述,以供各位業(yè)內(nèi)同行共同學(xué)習(xí)互勉。

綜合考慮橫向接縫傳荷、傳力桿剪切、傳力桿彎曲、水泥混凝土承受的傳力桿壓力,以及對(duì)路面板底拉應(yīng)力的影響,采用布拉德伯利(r.d.bradbury)傳力桿實(shí)用設(shè)計(jì)驗(yàn)算公式和水泥混凝土路面三維有限元分析程序everfe,對(duì)傳力桿設(shè)置間距進(jìn)行探討。結(jié)合試驗(yàn)觀測,認(rèn)為當(dāng)路面板厚度大于24cm時(shí),傳力桿間距可以適當(dāng)增大。這對(duì)節(jié)省傳力桿鋼筋用量、合理控制公路建設(shè)成本具有現(xiàn)實(shí)意義。

水泥混凝土路面接縫破壞為水泥路面的3大病害(斷板、錯(cuò)臺(tái)、接縫破壞)之一,解決的根本辦法是在接縫處設(shè)置傳力桿以提高接縫的荷載傳遞能力。該文對(duì)水泥混凝土路面橫向縮縫設(shè)置傳力桿的必要性進(jìn)行了闡述,同時(shí)對(duì)傳力桿/混凝土接觸界面應(yīng)力集中和傳力桿銹蝕兩大主要影響傳力桿與路面功能的問題進(jìn)行了分析,并且介紹了傳力桿更換與加裝技術(shù)?；谝陨涎芯?最后對(duì)現(xiàn)行水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范中傳力桿相關(guān)條文存在的問題進(jìn)行了分析,并提出了修改與補(bǔ)充建議。

借助三維有限元方法,對(duì)傳力桿應(yīng)用于路面斷板維修進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了各種形狀斷板加裝傳力桿的效果,并對(duì)該維修措施的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了討論。根據(jù)分析討論可知,將傳力桿應(yīng)用于水泥混凝土路面斷裂板的維修中是有效可行的。在此基礎(chǔ)上提出了水泥混凝土路面橫向斷裂板加裝傳力桿維修的施工工藝。

使用剛性路面有限元程序islab2000對(duì)橫向開裂水泥混凝土路面加設(shè)傳力桿進(jìn)行模擬,分析討論了加設(shè)傳力桿的即時(shí)理論效果。同時(shí),使用密歇根州與華盛頓州dbr路段fwd檢測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了加設(shè)傳力桿理論效果的正確性。研究表明:當(dāng)裂縫傳荷系數(shù)大于89%時(shí),傳力桿的加設(shè)將不會(huì)提高裂縫的傳荷水平。而不考慮溫度梯度情況下,dbr處理后傳荷系數(shù)低于80%的裂縫,荷載作用于裂縫時(shí),各裂縫附近拉應(yīng)力值大小相近。

本文采用三維有限元方法,建立考慮傳力桿與與混凝土之間相互接觸的有限元模型,分析了傳力桿的直徑、長度、間距與彈性模量等因素對(duì)于接縫之間的傳荷系數(shù)、板塊之間的位移差、板底彎拉應(yīng)力的影響規(guī)律.結(jié)果表明：接縫的傳荷系數(shù)與板塊之間的位移差及板底彎拉應(yīng)力總體上呈相同的變化趨勢.

當(dāng)前公路建設(shè)施工技術(shù)條件下,水泥混凝土路面通常是采用水泥、集料和適宜的水分或鋼筋進(jìn)行公路路面鋪筑的施工形式。集料對(duì)于水泥混凝土路面施工性能有著重要的支撐穩(wěn)固作用,為有效保障和延長水泥混凝土路面使用期限,基于粗集料對(duì)水泥混凝土路面使用性能的影響進(jìn)行了分析闡述。

采用三維有限元法分析了基層參數(shù),包括基層模量、厚度以及層間接觸界面特性對(duì)水泥混凝土路面板的荷載應(yīng)力、溫度翹曲應(yīng)力、路表彎沉以及接縫傳荷性能的影響。結(jié)果表明:提高基層模量和厚度可以有效降低路面在車輛荷載作用下的應(yīng)力,提高基層的支承剛度,可以減小板角撓度,防止產(chǎn)生初始局部脫空。提高基層的模量和厚度可以改善基層頂面的撓度分布,合理的基層設(shè)計(jì)可以有效改善接縫的傳荷性能。

在水泥混凝土路面中,基層厚度和板厚均對(duì)路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響．通過分析不同板厚和基層厚度對(duì)路面荷載疲勞應(yīng)力、溫度疲勞應(yīng)力的影響,認(rèn)為通過加強(qiáng)基層未減薄路面板厚度是不經(jīng)濟(jì)的,合理的基層厚度應(yīng)根據(jù)設(shè)置基層的目的與要求,通過經(jīng)濟(jì)比較確定.

設(shè)置瀝青功能層的半剛性基層水泥混凝土路面是一種新型復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)。利用ansys建立路面結(jié)構(gòu)的三維數(shù)值模型,分析水泥路面?zhèn)髁U不同參數(shù)(長度、間距、直徑)對(duì)接縫兩端彎沉差的影響,同時(shí)對(duì)不同傳力桿組合設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,得到了設(shè)置瀝青功能層的水泥混凝土路面?zhèn)髁U尺寸和間距。計(jì)算結(jié)果可為設(shè)置瀝青功能層的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

基于timoshenko彈性基礎(chǔ)上提出的傳力桿承擔(dān)荷載線性分布理論,文中分析了傳力桿布置間距對(duì)承擔(dān)荷載有效傳力桿根數(shù),接縫處傳力桿的變形以及傳力桿承受的剪力,彎矩與混凝土接觸界面應(yīng)力的影響,并提出傳力桿間距設(shè)計(jì)的最大值。

基于timoshenko彈性基礎(chǔ)上的傳力桿承擔(dān)荷載變形和桿組變形的線性分布理論,分析傳力桿直徑、布置間距對(duì)承擔(dān)荷載有效傳力桿根數(shù)、接縫處傳力桿的變形以及傳力桿承受的剪力、彎矩與混凝土接觸界面應(yīng)力的影響,闡述傳力桿間距、直徑設(shè)計(jì)的思路和方法。

水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定,所有高等級(jí)水泥混凝土路面必須設(shè)置傳力桿,并且提出了加大傳力桿直徑的要求,因此剛性路面的鋼材用量急劇增加。近年來,國內(nèi)外鋼材價(jià)格一直呈上升趨勢,水泥混凝土路面建設(shè)將面臨著大幅提高成本的局面。此外,鋼筋由于接縫滲水容易導(dǎo)致銹蝕,而且鋼筋表面硬度過大,在車輪荷載作用下極易導(dǎo)致與水泥混凝土接觸面的損壞。因此,急需尋找一種鋼質(zhì)傳力桿的替代品。由于復(fù)合材料具有的特性可以很好地解決以上問題,擬嘗試?yán)锰钭⒒炷敛Ａт摴茏鳛槁酚脗髁U,就此進(jìn)行了大量室內(nèi)試驗(yàn),并在野外修建了試驗(yàn)路。理論研究及試驗(yàn)結(jié)果表明,填注水泥混凝土的玻璃鋼管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼質(zhì)傳力桿是完全可行的。

規(guī)范規(guī)定的脹縫滑動(dòng)傳力桿構(gòu)造和設(shè)置的傳統(tǒng)方法不易達(dá)到設(shè)計(jì)要求,常使縫邊產(chǎn)生碎裂損壞;筆者根據(jù)孔和軸公差帶之間的配合關(guān)系,改進(jìn)了脹縫滑動(dòng)傳力桿的構(gòu)造和設(shè)置方法,經(jīng)實(shí)踐使用,其效果較傳統(tǒng)方法好。

1項(xiàng)目來源廣東省交通廳科技計(jì)劃立項(xiàng)編號(hào):2006-372主要完成單位韶關(guān)道路工程學(xué)會(huì)華南理工大學(xué)3主要技術(shù)內(nèi)容目前我國水泥混凝土路面使用的傳力桿普遍是鋼質(zhì)傳力桿,然而大量的研究與野外實(shí)踐表明,鋼材并不是最好的傳力桿材料,這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:(1)使用多年后的鋼質(zhì)傳力桿由于雨水、氯化物等侵入容易銹蝕;(2)由于鋼材較大的表面硬度,導(dǎo)致傳力桿與混凝土接觸界面在車輪荷載作用下產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力,當(dāng)這個(gè)應(yīng)力超過混凝土材料的極限強(qiáng)度時(shí),傳力桿和混凝土間會(huì)產(chǎn)生較大的間隙,進(jìn)而喪失荷載傳遞能力.

以長常高速公路益常段水泥混凝土路面縮縫加設(shè)傳力桿的實(shí)踐為依據(jù)，從縮縫加設(shè)傳力桿的設(shè)置依據(jù)、設(shè)計(jì)、制作、安裝、安裝檢驗(yàn)和質(zhì)量管理6個(gè)方面進(jìn)行了探討，總結(jié)了一套新的施工工藝，提出了傳力桿安裝偏位值不能超過5mm，支架連接筋直徑不大于6mm是其關(guān)鍵。

針對(duì)水泥混凝土路面工程中脹縫傳力桿安裝定位存在的問題，結(jié)合施工體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，全面分析了目前施工中安裝定位方法所帶來的弊端及原因，簡要介紹了新的定位安裝裝置的制作工藝、安裝和拆除方法，以及其優(yōu)點(diǎn)。

水泥混凝土路面脹縫滑動(dòng)傳力桿構(gòu)造和設(shè)置方法的探討——規(guī)范規(guī)定的脹縫滑動(dòng)傳力桿構(gòu)造和設(shè)置的傳統(tǒng)方法不易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，常使縫邊產(chǎn)生破裂損壞，筆者根據(jù)孔和軸公差帶之間的配合關(guān)系，改進(jìn)了脹縫滑動(dòng)傳力桿的構(gòu)造和設(shè)置方法，經(jīng)實(shí)踐使用，其效果較傳統(tǒng)方法好。

水泥混凝土路面復(fù)合材料傳力桿的研究

使用三維有限元軟件對(duì)傳力桿在水泥混凝土路面裂縫維修中的應(yīng)用進(jìn)行了分析.主要內(nèi)容包括:1)加裝傳力桿作用分析;2)不同位置橫向裂縫加裝傳力桿的效果分析.通過加裝傳力桿對(duì)裂縫傳荷能力及板內(nèi)應(yīng)力的影響分析,得出水泥混凝土路面裂縫加裝傳力桿是可行的.

針對(duì)水泥混凝土路面工程中脹縫傳力桿安裝定位存在的問題,結(jié)合施工體會(huì)和經(jīng)驗(yàn),全面分析了施工中安裝定位方法所帶來的弊端及原因,簡要介紹了新的定位安裝裝置的制作工藝、安裝和拆除方法,以及其優(yōu)