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水泥混凝土路面板早龄期翘曲行为机制研究

工程力学 2021年第10期38卷 215-228页

作者：王丽娟胡昌斌孙增华福州大学土木工程学院福建福州350116

为了解水泥混凝土路面板翘曲在早龄期阶段的行为和形成机制,设计了大量程振弦传感器监测竖向位移方法,对夏季工况14 d早龄期路面板全幅竖向变形进行了连续监测,并结合编制的专用早龄期程序进行了对应行为和形成机制理论分析。研究显示,... 详细信息

为了解水泥混凝土路面板翘曲在早龄期阶段的行为和形成机制,设计了大量程振弦传感器监测竖向位移方法,对夏季工况14 d早龄期路面板全幅竖向变形进行了连续监测,并结合编制的专用早龄期程序进行了对应行为和形成机制理论分析。研究显示,早龄期阶段面板呈现“平整板-板角翘曲,板角翘曲-1/4板位隆起中间态翘曲,板角翘曲-1/4中间态翘曲-板中翘曲”3阶段翘曲演化行为,面板变形在早龄期阶段存在多种翘曲模式和不对称现象。早龄期翘曲与环境场、面板混凝土模量、徐变、结构约束显著相关,徐变对面板早龄期行为有显著消散作用。在板周约束和温度变形驱动不足等组合情况下,将产生1/4对角线板位隆起固化形状,形成路面板局部不平整和对应位置脱空。建议区分早龄期固化变形和早龄期固化基准参数的作用特性,通过面板支撑状态等效反映固化变形作用效应。

关键词：水泥混凝土路面早龄期翘曲试验监测固化行为形成机制

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水泥混凝土路面早龄期应力行为试验研究

工程力学 2021年第6期38卷 163-174页

作者：胡昌斌孙增华王丽娟福州大学土木工程学院福建福州350008

为了解路面板早龄期应力性状与行为特征,基于福建夏季高温、冬季低温、隧道恒温进行了3种典型环境条件的路面板早龄期行为现场试验。采用无应力圆筒装置去除路面板温湿度无应力应变,基于应变历史结合步进法考虑徐变松弛获得路面板典型... 详细信息

为了解路面板早龄期应力性状与行为特征,基于福建夏季高温、冬季低温、隧道恒温进行了3种典型环境条件的路面板早龄期行为现场试验。采用无应力圆筒装置去除路面板温湿度无应力应变,基于应变历史结合步进法考虑徐变松弛获得路面板典型监测位置应力性状和时程。同步监测路面板早龄期温度场和整板翘曲,比较路面板早龄期应力与温度梯度、翘曲变形的相互关系。研究显示,路面板早龄期应力一般存在压应力、拉应力、应力波动循环3个阶段,应力波动循环初期存在一个松弛阶段。路面早龄期应力主动影响因素有水化放热、环境场温湿度变化、翘曲变形和重力的联合作用,初期水化热升降温效应显著,后期温度翘曲效应显著。被动影响因素有水泥混凝土早龄期行为、结构约束、边界条件等。夏季施工面板早龄期应力和翘曲量级显著高于冬季,隧道恒温条件下面板由于湿度收缩会形成板角始终向上的凹形固化翘曲。早龄期应力波动和松弛过程的存在,造成路面板初期运营的一段时间的应力与后期正常服役期并不相同,需要规避可能与设计状态不符的初期不利工况。

关键词：水泥混凝土路面早龄期应力现场试验应变温度场翘曲

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水泥混凝土路面纹理的研究进展

材料导报 2020年第9期34卷 110-116页

作者：丛卓红陈恒达郑南翔周晚君长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064

我国是世界上水泥混凝土路面里程最长的国家,水泥路面在我国主要分布于农村公路和高等级公路长隧道中。高速公路长隧道内水泥路面易被磨光呈镜面,路面抗滑性能下降较快,交通事故频发。水泥路面的纹理构造是提供抗滑性能及产生噪音的主... 详细信息

我国是世界上水泥混凝土路面里程最长的国家,水泥路面在我国主要分布于农村公路和高等级公路长隧道中。高速公路长隧道内水泥路面易被磨光呈镜面,路面抗滑性能下降较快,交通事故频发。水泥路面的纹理构造是提供抗滑性能及产生噪音的主要部分。水泥路面的纹理主要由宏观构造和细观构造组成,宏观构造由施工而成,提供雨天排水通道,防止雨天打滑;细观构造主要来自于水泥砂浆的粗糙度,提供晴天抗滑性能。水泥路面的纹理按施工时机分为新拌混凝土的纹理和硬化混凝土的纹理。新拌混凝土的纹理主要是在摊铺后养生前完成,形式包括:麻袋拉毛纹理、刷毛法纹理、纵向和横向拉槽。横向拉槽是美国新建水泥混凝土路面最常采用的纹理形式,然而也是轮胎-路面噪音最大的纹理形式。硬化混凝土的纹理是在混凝土强度形成后施工,形式主要包括:金刚石刻槽、金刚石研磨、新一代混凝土路面纹理,同时也可作为水泥路面抗滑性能恢复养护措施。金刚石研磨由于集料或者混凝土强度问题,在施工过程中存在缺损,纹理形貌存在突变。新一代混凝土路面纹理是最近20年新发展起来的混凝土路面纹理形式,将研磨与刻槽技术相结合,由槽提供宏观纹理,脊提供微观纹理,且由于面积更大而更稳定。水泥路面纹理使用过程中的主要问题是噪音和磨损。采用车载声强法评价纹理形式对水泥路面噪音的影响,结果发现,横向拉槽纹理的噪音较大,新一代混凝土路面纹理和金刚石研磨的噪音较小,而露石混凝土路面的噪音较大,将其与金刚石研磨和新一代混凝土路面纹理结合,可显著降低噪音。采用锁轮法评价路面抗滑性能及其衰变,水泥路面抗滑性能的损失主要是宏观构造的磨损造成,新一代混凝土路面纹理随时间的衰变较慢,具有较稳定的抗滑性能。我国对水泥路面纹理形式的研究较少,主要集中于横向刻槽的施工参数研究,实体工程也主要采用横向刻槽施工工艺。对露石混凝土路面的研究较多,但应用较少。金刚石研磨纹理仍处于室内研究阶段,而新一代混凝土路面纹理尚未引进。本文归纳了水泥路面纹理的主要形式、施工参数、应用和存在的问题,分析了纹理对噪音的影响、纹理对抗滑性能的影响及使用过程中纹理的磨损。期待新的水泥路面纹理形式可以提供噪音较低、纹理更耐久的路面,以解决长隧道水泥路面的镜面问题。

关键词：道路工程水泥混凝土路面纹理磨损金刚石研磨新一代混凝土路面纹理

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水泥混凝土路面振动整平特性试验研究

中国工程机械学报 2023年第5期21卷 465-470页

作者：曹源文王杰姚国宁张璞许芳铭重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 郑州路桥建设投资集团有限公司河南郑州450006

为研究整平机与水泥混凝土路面相互作用时的振动整平特性,以整平机运动参数、路面材料及结构参数为变量,利用Matlab进行仿真,得到各因素与路面平整度的关系,并通过振动整平试验,验证仿真结果的准确性。对比发现,试验与仿真数据一致性较... 详细信息

为研究整平机与水泥混凝土路面相互作用时的振动整平特性,以整平机运动参数、路面材料及结构参数为变量,利用Matlab进行仿真,得到各因素与路面平整度的关系,并通过振动整平试验,验证仿真结果的准确性。对比发现,试验与仿真数据一致性较高。结果表明:国际平整度指数(IRI)随行驶速度的降低呈减小趋势,最优作业速度小于60 m/min;随振动板频率的增大呈减小趋势,最优振动频率为40~50 Hz;水泥混凝土路面层厚度为10~15 cm时,减小混凝土稠度可显著提高路面平整度;当路面层厚度为25 cm以上时,材料参数的改变对路面平整度的影响较小。

关键词：水泥混凝土路面振动整平特性国际平整度指数(IRI) 运动参数材料特性路面结构

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水泥混凝土路面传力杆应力分析力学模型

同济大学学报（自然科学版） 2018年第2期46卷 195-200页

作者：姚尧谈至明朱唐亮肖建同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

应用三维有限元模型分析水泥混凝土路面中传力杆与水泥混凝土的接触状况,并基于弯曲刚度等效原则将传力杆和水泥混凝土面层系统简化为双层梁结构.计算结果表明,弹性地基上双层梁结构可很好地描述水泥混凝土路面的挠曲效应,而接缝处的双... 详细信息

应用三维有限元模型分析水泥混凝土路面中传力杆与水泥混凝土的接触状况,并基于弯曲刚度等效原则将传力杆和水泥混凝土面层系统简化为双层梁结构.计算结果表明,弹性地基上双层梁结构可很好地描述水泥混凝土路面的挠曲效应,而接缝处的双层梁相对位移、转角、以及挤压应力合力与三维有限元解的差异,只需对双层梁层间竖向反应模量进行修正即可;随后,总结归纳了相对位移、转角及挤压应力合力修正系数的回归式,讨论给出了接缝传力杆的抗剪刚度与抗弯刚度的计算式,并指出传力杆的传递弯矩的能力很小可忽略.最后,计算分析了梁端部作用集中荷载时,有基层的地基梁接缝传荷问题,指出在接缝抗剪刚度相同条件下,基层存在可使接缝两侧挠度比增大,接缝传递的剪力减小.

关键词：水泥混凝土路面传力杆双层梁传荷系数基层效应

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水泥混凝土路面病害分析与处治对策研究

水泥混凝土路面病害分析与处治对策研究

作者：陈耀金广东工业大学

学位级别：硕士

在国民经济不断发展的形势下,我国公路运输事业不断发展,公里里程不断增长,水泥混凝土具有强度高、有益于环境保护、扩散荷载能力较强、较为稳定的优势,使之有着较为广泛的应用,在公路建设中得到飞速发展。水泥混凝土路面防治的防治病... 详细信息

在国民经济不断发展的形势下,我国公路运输事业不断发展,公里里程不断增长,水泥混凝土具有强度高、有益于环境保护、扩散荷载能力较强、较为稳定的优势,使之有着较为广泛的应用,在公路建设中得到飞速发展。水泥混凝土路面防治的防治病害分析与处治对策正逐渐受到各级公路管理部门的高度重视,但尚未达到规定年限就大面积破损、断裂的水泥混凝土路面不在少数,怎样对受损路面进行防范治理、维修受损路面是一项至关重要、紧急的任务。一些维护单位对受损路面缺乏全面认识,导致无法对症下药,使用科学的防治措施进行保养和维护。首先,本文通过对国内外文献的广泛查阅,对大量与受损路面分析与处理方案相关的文献论述以及应通过何种措施实现病害处治的做法进行分析,但发现无论是企业还是专家学者们,他们研究项目以及论文文献都主要集中理论层面。然而,道路建设者最为关注的是针对路面调研获取评价结果、最佳处治方案的选择问题,这也是本文对路面受损问题、处治方案进行进一步探讨的问题。其次,本文重点针对水泥混凝土路面常见的病害类型进行归纳总结,使用对比分析法,对常见水泥混凝土路面病害分类对比,发现路面施工质量的重要影响因素。最后,本文以水泥混凝土路面养护和防治工程为案例依托,针对性的采用实例研究法对水泥混凝土路面常见的病害进行了分类,调查分析该段水泥路面使用情况,综合使用试验检测、资料参阅等方法进行研究,重点对病害类型及成因进行了概括分析,对各种自治、修补方案的优点、缺点进行对比,总结出切实可行的水泥混凝土病害系统性的防治措施。总的来说,本文聚焦水泥混凝土路面的病害分析及系统性防治措施,通过实例分析,为路面病害问题的处理提供有力指导,从而为路面质量提供有力保障,为后期路面的建设与发展起到一定的参照作用。

关键词：水泥混凝土路面路面养护病害分析技术经济分析

水泥混凝土路面固化温度区域特征及其对面板翘曲的影响

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交通运输工程学报 2018年第3期18卷 19-33页

作者：王丽娟胡昌斌福州大学土木工程学院福建福州350116

基于全国5个地区的气候参数,采用路面早龄期温度场计算程序,研究了不同海拔和纬度地区水泥混凝土路面固化温度的分布特征;考虑了面板的固化温度与环境温度的叠加效应,采用三维有限元程序,分析了不同地区固化温度对路面板翘曲和脱空的影... 详细信息

基于全国5个地区的气候参数,采用路面早龄期温度场计算程序,研究了不同海拔和纬度地区水泥混凝土路面固化温度的分布特征;考虑了面板的固化温度与环境温度的叠加效应,采用三维有限元程序,分析了不同地区固化温度对路面板翘曲和脱空的影响特性。研究结果表明:影响面板行为有板顶、板底固化温度差和固化平均温度;各地水泥混凝土路面的全年固化温度差的分布基本呈宽矮峰加尖锐峰的双峰组合形态,分别反映负、正固化温度差分布;负的固化温度差集中在白天形成,变异性大,造成面板板角向上翘曲的趋势,正的固化温度差基本在夜间形成,数值集中,形成面板板角向下翘曲的趋势;对比不同区域的路面固化温度,高原地区负固化温差最大,拉萨高频次负固化温度差可达-17.2℃,其次为北方地区,哈尔滨高频次负固化温度差约为-13.2℃;固化平均温度分布呈单峰型,一般为负值,纬度高的地区气温年较差大,直接导致固化平均温度变异范围大,处于北方的哈尔滨高频次固化平均温度约为-30.4℃,拉萨则约为-18.4℃;负的固化平均温度也会引起面板板角向下翘曲,同等条件下其对面板翘曲的影响效应约为固化温度差影响效应的30%~50%;不同的固化温度特征叠合当地气候环境,对面板服役阶段的翘曲和脱空会产生不同的效应,叠加负固化温度差为-20℃时,面板向上翘曲增大约1.5~2.0mm;对于面板翘曲明显的地区,建议可选用四边约束结构形式改善路面工程性能。

关键词：路面工程水泥混凝土路面区域特性早龄期固化温度面板翘曲

水泥混凝土路面病害发展规律及路面状况评价指标研究

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水泥混凝土路面病害发展规律及路面状况评价指标研究

作者：夏晶桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着我国道路建设水平的提高、高速公路里程的增加,交通量的持续上升,使得高速公路出现的路面病害也更加普遍和严重,造成养护任务的不断加重。裂缝类病害是各种水泥混凝土路面病害中最具有代表性的病害类型之一,养护不及时或者养护强度... 详细信息

随着我国道路建设水平的提高、高速公路里程的增加,交通量的持续上升,使得高速公路出现的路面病害也更加普遍和严重,造成养护任务的不断加重。裂缝类病害是各种水泥混凝土路面病害中最具有代表性的病害类型之一,养护不及时或者养护强度未达标不仅会发展成更加严重的破坏,甚至严重影响行车安全性。为准确客观评价路面破损状况和开展病害研究,探寻病害发展的规律及病害之间的内在关系,使以后的公路养护决策更加准确和可靠。数据来源为广西地区的四条高速公路行车道的路面图像信息,以所建立VB和ACCESS联动数据库的本地病害管理系统作为查询工具,对路面图像信息进行研究,其中路面图像信息由课题组自主研发的的道路多功能检测车所采集。本文的主要研究内容如下:（1）通过对课题组自主研发的道路多功能检测车所采集的广西地区四条高速公路的行车道的路面图像信息进行处理,将每帧图像的水泥混凝土路面破损数据进行汇总,形成病害数据库。同时,建立了基于VB和ACCESS联动数据库的本地病害管理系统,以便后续研究中对于病害信息的汇总和查询。并根据所收集整理的路面病害信息数据库进行分析研究,论述了其路面主要病害类型及成因。（2）对横向裂缝和纵向裂缝两大主要病害的数量和条数进行了病害空间分布特点分析;为研究不同类型病害之间的影响,选用Pearson相关系数表示不同病害之间的相关性程度,分析了不同病害之间的影响关系,并应用滑珠图来展示广西地区高速公路路面病害的发展情况变化,进一步分析病害之间的影响。结果表明:纵向裂缝的长度和数量均高于横向裂缝,且病害集中路段的纵向裂缝分布连绵不断,位于多条路段交汇处的路面因交通量的加大、反复荷载的次数增加,导致病害较为集中;在路面相关性分析中,修补后的裂缝之间的相关性高于新生裂缝,这是由于病害发生的早期阶段并未给水泥板块的受力平衡产生过大的影响,病害之间的影响不大;在路面病害发展情况来看,在一个水泥板块中,当出现了第一条裂缝后,受力情况发生了改变,导致应力相对集中,出现次生裂缝,裂缝进一步发展,将水泥板块分为三块及以上,从而形成破碎板。（3）选取我国公路状况评价标准中的路面状况评价方法作为本文的路面破损状况评价指标。考虑路段划分的科学性和连续性,将有序聚类分析方法与Fisher算法结合,按照路面破损相似程度不同的理念来作为路段划分的依据,并提出根据二阶差分理念和零波动数据的概念来确定路段划分的最优分类方法。从我国路面实际施工养护的角度进一步优化划分结果,并验证该方法的可行性。结果表明:将具有相似路面属性的路段划分为同一类别的不等长路段划分法,避免了决策者在经验划分路段的方法中所产生的主观意识造成的误差,为水泥路面路段划分提供更客观准确的依据。水泥混凝土路面的调查分析研究以及路面的准确评价的研究工作还有很多需要深入的地方,希望通过本论文的研究和探索,为我国水泥混凝土路面的实际养护工程提供参考依据。

关键词：水泥混凝土路面路面裂缝路面评价路段划分聚类分析

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水泥混凝土路面错台自动检测方法

交通运输工程学报 2016年第4期16卷 26-36页

作者：张娟叶莉李伟中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室陕西西安710075 长安大学信息工程学院陕西西安710064

为实现水泥混凝土路面错台自动检测,分析了主动光学三维形状测量技术,利用面阵CCD相机作为图像接收装置,构建了主要包括电源子系统、图像采集子系统、触发子系统与GPS定位子系统的基于线激光扫描的水泥路面错台检测平台。根据水泥混凝... 详细信息

为实现水泥混凝土路面错台自动检测,分析了主动光学三维形状测量技术,利用面阵CCD相机作为图像接收装置,构建了主要包括电源子系统、图像采集子系统、触发子系统与GPS定位子系统的基于线激光扫描的水泥路面错台检测平台。根据水泥混凝土路面三维检测数据的噪声特点来确定噪声滤波阈值,先进行均方差滤波,再对处理后的三维数据进行开运算和腐蚀运算,消除数据中的孤立点。根据滤波之后的三维数据矩阵大小分成均匀的块,利用块的均值消除斜面,再依次取消除斜面之后的三维信息数据矩阵的每一行的拐点,得出拐点矩阵,从而计算出错台量。为了验证检测方法的可行性和有效性,在实验室模拟了平行错台、梯形错台和交叉错台,按错台量的大、中、小分别进行3次检测,并与水准仪检测结果进行对比。对同一错台,用水准仪和三维检测方法分别进行10次重复性检测,分析了检测方法的重现性。试验结果表明:检测方法测量结果与水准仪检测结果的绝对误差中有96%小于1mm,水准仪检测结果的标准差约为三维检测方法的7.8倍,表明三维检测方法具有较好的准确性、稳定性和可重现性,可用于水泥混凝土路面错台自动检测。

关键词：路面工程水泥混凝土路面错台三维检测方法线激光