半剛性基層舊水泥混凝土路面打裂壓穩(wěn)裂縫擴展模式研究

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1、半剛性基層舊水泥混凝土路面打裂壓穩(wěn)裂縫擴展模式研究摘要:半剛性基層IH水泥混凝土路面在打裂壓穩(wěn)施工過程中控制參數(shù)影響因素不明確,造成該工藝適用條件不明確、打裂效果難以保證。為了解決該問題,從理論上研究了打裂壓穩(wěn)過程中能量傳播機理,并通過數(shù)值模擬計算分析了不同路基強度條件下水泥路面裂縫開展模式,建立了結(jié)構(gòu)層最人拉應力與落錘高度之間的相關(guān)關(guān)系,為施工工藝參數(shù)的確定提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:半剛性基層;舊水泥混凝土路面;打裂壓穩(wěn);裂縫丿「展模式;落錘高度Abstract:thesemi-rigidoldcementconcretepavementinthecrackedpre

2、ssureonconstructionprocesscontrolparametersinfluencingfactorsisnotclear,causethisprocessapplicableconditionisnotclear,crackedeffecttoguarantee.Inordertosolvetheproblem,thispaperstudiedthepressureintheprocessofcrackedstabi1ityenergytransmissionmechanism,andbymeansofthenumericalsimulati

3、onanalysisundertheconditionofdifferentroadbedstrengthofcementroadsurfacecrackdevelopmentmodel,andsetupthestructurelayermaximumtensionstressandtherelationshipbetweentheDWTTheight,forconstructiontechnologyparameterisdeterminedtoprovidethebasis.Keywords:semi-rigidbase;Oldcementconcretepa

4、vement;Crackedpressurestability;Crackdevelopmentmode;DWTTheight中圖分類號:TU37文獻標識碼:A文章編號:0引言打裂壓穩(wěn)施工中,打裂錘下落高度和落錘間距是主要控制參數(shù),決定舊水泥混凝土路面破碎質(zhì)量的優(yōu)劣。一般來說,對于碎石化或打裂壓穩(wěn)施工工藝,要求僅對舊混凝土面板進行破碎,而基層強度應充分保留,避免開裂。受土質(zhì)、交通載荷、地下水位的變化等諸多因索的影響,舊路的路況千差萬別,不僅表現(xiàn)在路面的斷板率、脫空程度不同,還表現(xiàn)在老路基的強度差別很大,這給打裂壓穩(wěn)施工工藝的合理制泄帶來了諸多難題[1-3]o然而,

5、為了提高打裂壓穩(wěn)的施工效率,在實際操作過程中,施工參數(shù)僅憑操作手和現(xiàn)場工程師的經(jīng)驗確定,山于對混凝土面板及路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的真實開裂狀態(tài)缺乏充分的了解,往往通過盡量提高沖擊能量來提高破碎效果,這可能引起基層出現(xiàn)受拉破壞,同時,對于不同路況也缺乏相應的施工工藝,從而引起打裂后I口路面結(jié)構(gòu)強度分布不均,在行車荷載作用下造成新加鋪路面結(jié)構(gòu)早期破損嚴重[4-5]o因此,為了推廣應用打裂壓穩(wěn)破碎技術(shù),必須合理控制打裂高度與打裂間距,首先要明確打裂壓穩(wěn)后舊水泥混凝土路面裂縫擴展模式。本文采用ANSYS有限元軟件,建立三維有限元模型,分析了舊水泥混凝土路面在不同打裂強度下的裂縫開展

6、模式,并重點針對不同路基強度參數(shù)對開裂狀態(tài)的影響進行了模擬分析。1基于波動理論的打裂機理分析舊混凝土面板的打裂過程是能量轉(zhuǎn)換的過程,重錘自由落體將勢能轉(zhuǎn)化為動能,與路面結(jié)構(gòu)接觸后,將動能的絕人部分轉(zhuǎn)化為路面結(jié)構(gòu)各質(zhì)點的動能和勢能,從這個意義上講,打裂過程與強夯是相似的。波動理論在強夯相關(guān)研究中得到成功運用并逐漸成熟,如果將土基上各路面結(jié)構(gòu)層次視為不同強度的介質(zhì)層,則運用波動理論分析打裂機理仍然是合適的⑹。1.1沖擊波的性質(zhì)底面半徑為rO,質(zhì)量為m的夯錘從h高處口山下落,與地表產(chǎn)生碰撞,并在地基半空間中做自由振動,夯錘與半空間地基所組成的體系具有無限個自由度,但Gu

7、tzw訂let用數(shù)學方法證明了這個問題完全可以近似利用單自由度振動系統(tǒng)來加以描述,并解出振動的阻尼比Y、最大振幅A、無阻尼和有阻尼時的固有頻率fn和fd:(式1)式中:G、P、v分別為介質(zhì)的剪切模量、密度和泊松比。打裂所引起的振動也有阻尼,因此fd成為振動的主頻。通常阻尼比很小,則式1可簡化為:(式2)從式2可以看出,沖擊波的振幅和頻率與破碎機械相關(guān)的參數(shù)為重錘質(zhì)量叭落錘高度h和重錘底面半徑rO(或當量圓半徑)。其中振幅的平方與重錘質(zhì)量和落錘高度成正比,與重錘底面半徑成反比;而頻率的平方與重錘底面半徑成正比,與重錘質(zhì)量成反比,與落錘高度無關(guān)。沖擊波的初始能流密度僅

8、與落錘高度

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