水泥混凝土路面脱空状况下的弯沉分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com◎水泥混凝土路面脱空状况下的弯沉分析李继防(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804)摘要：采用Winkler地基不等平面尺寸双层双块板模型，分析了基层横向超宽Ba、板角脱空尺寸L及不同结构组合对板中、板角弯沉及弯沉传荷效率w、弯沉指数DI的影响。结果表明，不同结构组合中，板中、板角弯沉不同，基层超宽Ba、板角脱空尺寸L的变化对板角弯沉影响比较显著，对板中弯沉影响不大。弯沉传荷效率w、弯沉比DI随脱空量变化曲线具有相关性。分析结果可用于水泥混凝土路面板底脱空的评价。关键

2、词：水泥混凝土路面；基层超宽；板底脱空；弯沉传荷效率；弯沉指数0引言要建立更符合路面结构状况的双层板模型分析不同基水泥混凝土路面在开放交通后常出现各种损坏，如层超宽、脱空尺寸对弯沉的影响。断裂、沉陷、错台、唧泥、破碎等，严重影响了路面的使用性能和耐久性，调研表明，这些病害类型都与板底脱空1力学模型、荷载图式、结构参数和计算方法关系密切。现有的检测方法中，利用FwD(落锤式弯沉1．1力学模型的建立仪)进行弯沉测试，采用实测弯沉与理论弯沉比较来确实际测试的路面结构中，水泥混凝土路面板并非单定板下是否存在脱空及其大小取得了一定

3、成果[1]。块板，而在纵向是连续的。早期的水泥混凝土板横缝间水泥混凝土路面结构是多层体系(面层、基层、垫层不设传力杆，板间传荷作用很弱；新建水泥混凝土板则等)，面层被接缝分割成20～25m。的矩形板块，在一些通过接缝集料嵌锁作用或传力杆传荷。当基层设置与研究以及我国规范中。]，将基层以下等效为半空间地面板接缝相对应的接缝时，纵向超宽量为0；在不设接缝基或Winker地基，采用基层顶面当量模量E或地基反时，纵向超宽量趋向无穷。横向超宽量一般有限的，实应模量志表征，并据此计算分析弯沉。实际上，当基层际的水泥混凝土路面基层横向

4、超宽通常在0～1m与地基模量相比较大时，采用基层顶面当量模量的方法之问引。将导致结果偏差较大，而随着刚性、半刚性材料在水泥本文考虑横缝不设传力杆、基层不设接缝的情况。混凝土路面建设中的推广应用，基层往往在平面尺寸上由于脱空位置临近两板接缝，所以纵向超宽影响很弱，只较面层大，即基层是超宽的，基层超宽对板角弯沉有一需考虑横向超宽的影响，最终建立了Winkler不等尺寸双叶●定影响。以往研究中，尤其是利用ANSYS建立模型进层双块板模型(见图la)，即在以前的力学模型中增加一行理论分析时，将路面结构简化为Winker地基上的单

5、层符合薄板假设的基层板；基层板和}昆凝土面层板之间层板，利用combinel4单元模拟Winker地基，将不能考的接触条件假设为竖向连续、水平向光滑无摩阻，脱空区虑基层超宽的影响，因此计算结果误差较大。因此有必域假定为在板角处的等腰直角三角形(见图lb)。a】剖面图h)平面图图1不等尺寸双层双块板模型收稿日期：2011092722上么赡No．12012学兔兔www.xuetutu.comsHANGHAIH-一s◎图1中，混凝土面层的结构参数有板厚h，弹性模表1水泥混凝土路面结构组合及参数量E，泊松比u，板长L和板宽B，横

6、缝宽gap，刚性或面层基层结构组合半刚性基层的结构参数有厚度h，弹性模量E，泊松h1／mEl／MPalh2／mF2／MPa2比"，基层的横向超宽量用Ba表示，L为脱空尺寸，①0．22O．23OOO0．25②0．22300000．150．215O0O0．2本文讨论的脱空尺寸范围为0～1．5m。地基的结构③O．22O．2300000．15参数为地基反应模量忌，P为作用在板角的荷载，P为作用在板中的荷载。2板中、板角弯沉值随基层超宽的变化通过ANSYsl0．0通用有限元软件建立模型，表2给出了基层横向超宽由0nl增加到3m，板

7、面层与基层采用shell63单元，面层与基层间通过在角、板中的计算弯沉值，图3、4所示为板角、板中弯沉对应点之间加载combine14弹簧单元模拟层间接值随横向超宽Ba的变化曲线。触，本文通过给定竖向弹簧很大的弹性系数来模拟表2横向超宽组合及板中、板角弯沉值竖向连续、水平向光滑无摩阻的情况，板角脱空通结构①结构②结构③过将对应范围的弹簧弹性系数设置为0来模拟，基横向超宽B板角弯沉板中弯沉板角弯沉板中弯沉板角弯沉板中弯沉层通过底面加载均布面载荷模拟winkler地基对基a／m1●●●●●_．1／mm层的作用。00．5628

8、20．174150．458490．154880．39981O．139321．2FWD荷载图示及测试点的布置0．10．503340．173690．40639O．154300．354130．13857实际水泥混凝土路面中，驶近板的板角弯沉明显0．20．45270O．17330O．362O20．153820．315380．