水泥混凝土路面板底脱空状态下接缝传荷能力的分析与评价

接缝是水泥混凝土路面结构最薄弱的部位，其传荷能力直接影响路面结构设计和使用性能。针对目前接缝传荷能力分析都假定板与基础完全接触（Winkler地基假设），无法考虑层间不连续接触和板底脱空等问题，本项目拟通过室内试验、数值计算、理论分析和现场测试等手段，建立包含接缝传荷、层间接触、板底脱空的路面结构体系有限元模型，并构建室内模型确定相关参数并验证；考虑面板与基础的不连续接触，通过路面结构响应分析，建立接缝传荷能力的直观表征指标挠度传荷系数，与内在影响因素路面结构参数、接缝剪切刚度之间的理论关系，以及与设计参数应力折减系数之间的理论关系；考虑接缝传荷与板底脱空的耦合作用，通过路面结构响应对比分析，提出接缝传荷与板底脱空的区分方法，以及考虑接缝传荷的板底脱空判定标准。研究成果在实际工程中进行应用与验证，可为接缝设计与评价提供科学依据，可提高路面使用质量和结构寿命，具有重要的理论意义和实用前景。

接缝是水泥混凝土路面结构最薄弱的部位，其传荷能力直接影响路面结构设计和使用性能。针对目前接缝传荷能力分析都假定板与基础完全接触（Winkler地基假设），无法考虑层间不连续接触和板底脱空等问题，本项目通过理论分析、数值计算和现场测试等手段，建立包含接缝传荷、层间接触、板底脱空的路面结构体系有限元模型；基于Winkler地基模型，通过路面结构响应分析，建立新的接缝传荷能力的直观表征指标挠度传荷系数，与内在影响因素路面结构参数、接缝剪切刚度之间的理论关系；考虑接缝传荷与板底脱空的耦合作用，以重型落锤式弯沉仪（HWD）弯沉测试为基础，针对不同地基强度上的典型路面结构，建立了HWD承载板测试得到的挠度传荷系数与接缝刚度之间的相关关系，以及与不同荷载形式作用的应力折减系数之间的相关关系。本项目主要内容如下：. （1）基于大型通用有限元软件ABAQUS，按照贡献面积刚度分配原则，通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元，建立了“板－接缝－基础”路面结构体系3D有限元分析模型。该模型可以全面考虑接缝的传荷能力、多轮荷载作用、面层与基层的层间接触条件等因素，具有普遍适用性，为刚性路面结构响应分析提供了一个理想平台。. （2）应用建立的刚性路面结构3D有限元分析模型，详细分析了单轮荷载作用下各路面结构参数对路面结构力学响应（包括板边中部和板角位置）和接缝传荷系数的影响，以及复杂多轮荷载作用下典型路面结构的力学响应（包括板边中部和板角位置）和接缝传荷系数。并针对传力杆型接缝，采用实体单元模拟传力杆，分析了混凝土与传力杆接触界面的应力。揭示了刚性路面接缝的力学行为和板边的力学响应规律。. （3）明确提出了评价接缝（或裂缝）传荷能力的弯沉测试技术要求，计入脱空对接缝传荷能力的影响，建立了承载板测得的挠度传荷系数与接缝刚度之间的新的相关关系，以及提出了承载板测得的挠度传荷系数与复杂多轮荷载作用的应力折减系数之间的相关关系，具有一定创新性。. 本项目研究成果可为接缝设计与评价提供科学依据，可提高路面使用质量和结构寿命，具有显著的理论意义和实用价值。