刚性路面脱空识别弯沉盆形状系数法

论文摘要

脱空是刚性路面常见的结构性损坏之一,如果不及时治理,则有可能会导致混凝土面板的断裂及错台,严重时可造成面板的破碎及沉降。因此,如何采用有效的方法对使用中的刚性路面进行检测,判断板下基础存在脱空病害与否以及确定脱空的大小,已成为路面养护与维修工作的关键所在。目前,国内外对刚性路面的脱空主要是定性的判断有无,对脱空大小的研究涉及很少,脱空的定量判断还处于探索阶段。因此本文主要针对以上存在的问题,研究和探讨使用落锤式弯沉仪定量判断刚性路面脱空。本文基于落锤式弯沉仪(FWD)的工作原理,采用三维有限元法对水泥混凝土路面在FWD荷载作用下的弯沉分布进行了计算分析。在建立有限元计算模型的过程中,采用了Winkler地基模型,使用剪切弹簧模拟接缝的传荷能力。针对静、动两种不同荷载模型,调整计算模型中的相关物理力学参数,给出了不同的计算结果,并对计算结果进行了分析与比较。在分析比较的基础上,根据刚性路面路面在板角存在脱空时路面弯沉盆的特征,提出了以弯沉盆形状系数作为脱空评定脱空的方法。能够根据实测的弯沉值对脱空面积进行估算,并提出了相应的脱空识别方法与步骤。通过对某机场跑道和某水泥混凝土路面的现场FWD检测数据的分析,并利用本文提出的脱空识别方法对路面的脱空状况进行评定。研究结果表明,本文的评定结果与目前常用的三点回归脱空判定的结果在判定是否存在脱空上具有较好的一致性。由此证明了本文所提出的脱空识别方法的有效性和实用性。与现有的刚性路面路面脱空识别方法相比较,本文所提出的方法不仅具有简单易用的特点,而且能够估算脱空面积的大小,对于指导路面修复工作具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的工程背景及意义
• 1.2 国内外研究概述
• 1.2.1 刚性路面脱空力学研究现状
• 1.2.2 刚性路面脱空检测技术研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 刚性路面脱空力学及有限元分析
• 2.1 引言
• 2.2 刚性路面脱空机理
• 2.3 刚性路面脱空力学分析方法
• 2.3.1 刚性路面力学计算
• 2.3.2 刚性路面脱空分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 刚性路面在FWD荷载作用下弯沉盆数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 FWD弯沉检测系统
• 3.2.1 FWD系统构成及工作原理
• 3.2.2 FWD的测试过程
• 3.3 刚性路面在FWD荷载作用下的有限元分析计算
• 3.3.1 有限元ANSYS简介
• 3.3.2 刚性路面数值计算模型
• 3.3.3 ANSYS模拟计算结果
• 3.4 弯沉盆数值计算结果分析
• 3.5 小结
• 第四章 刚性路面脱空识别的弯沉盆形状系数法
• 4.1 引言
• 4.2 方法的提出
• 4.3 刚性路面脱空识别的弯沉盆形状系数法
• 4.3.1 脱空的识别
• 4.3.2 脱空范围的估算
• 4.3.3 脱空识别基本过程
• 4.4 工程实例
• 4.4.1 某机场道面脱空识别
• 4.4.2 某水泥混凝土路面脱空识别
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢