4.1 路面设计不合理

 

根据现场调查结果，该路段路面只有两个结构层，稳 定土基和面板层，缺少基层。缺少基层，混凝土面层则直 接作用于土基上，由于土基塑性变形量大、抗冲刷能力低、 细料含量多而极易产生唧泥现象。在唧泥作用下，伴随着 填缝料失效、接缝破坏、面层失去防水能力等系列问题， 导致面板板角开裂等病害。在雨水和地下水的共同作用下， 细 料 很 容 易 被 带 出 去， 土 基 局 部 会 被 掏 空， 从 而 进 一 步 产 生错台、断裂等病害。此外，缺少基层的路面，土基顶面 压力大，造成土基顶面开裂，并反射到路面面层，形成反

 

基金项目： 国家级大学生创新创业训练计划项目（ 201713924002 ）。 作者简介： 邓杰（1998.4 ~ ），男，湖南交通工程学院学生。

 

指导老师： 肖珍（1986 ~ ），男，工程师，硕士研究生，湖南交通工程学院教师，主要从事建筑结构设计及混凝土结构耐久性研究。

 

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膨胀水泥|油井水泥|抗硫酸盐水泥|低热和中热水泥|早强水泥与混凝土

 

射裂缝。

 

4.2 路面施工原因

 

填缝料缺失直接导致接缝处破坏。缺失填缝料，雨水、 路 面 积 水 很 容 易 通 过 接 缝 渗 入 到 基 层， 当 车 辆 通 过 接 缝 位 置，可能会导致基层出现汲泥作用，频繁汲泥作用会淘空 基层材料，使路面板在接缝处发生断裂破坏。现场检测发 现该路段路面多处接缝已经被小砂石等填满，当小砂石等 硬物进入接缝位置后，将占据接缝空间，在大幅度升温条 件下，可能会导致接缝处板块边缘爆裂、破碎或隆起。 根 据 现 场 检 测 结 果， 水 泥 混 凝 土 路 面 板 的 厚 度 和 抗 压 强度都存在一定范围的波动。厚度较薄、抗压强度较弱的 地方，路面板就较弱；厚度较大、抗压强度较强的地方， 路面板就较强。强弱交界位置，容易产生局部应力集中， 形成裂缝，这种裂缝在车辆荷载的反复作用下会扩展。这 也可能是部分板块完好无损，部分板块破坏严重的原因。 而混凝土表面砂浆不足或表面耐磨性差，导致了膨胀水泥|油井水泥|抗硫酸盐水泥|低热和中热水泥|早强水泥混凝 土路面露骨现象。

 

4.3 超载

 

超载也是路面破坏的重要原因之一。刚性路面达到相

 

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轴载与标准轴载换算成 16 次方的关系，可见超载对路面 寿命影响很大。该段路段曾作为 315 省道的部分路段，据 调 查 资 料 显 示， 常 有 载 重 20t 的 货 车， 装 载 至 50t， 严 重 超载。根据轴载等效换算系数公式，50t 的货车对路面作 用 一 次 相 当 于 20t 的 货 车 对 路 面 作 用 2.3×10 6 次， 超 载 已严重影响了该路段路面寿命。

 

5 有限元模拟分析

 

通过分析，未设计基层、施工质量差和超载是导致该 路 段 路 面 破 坏 的 主 要 原 因。 本 文 为 进 一 步 研 究 该 段 路 面 破 坏机理，本文采用 ANSYS 有限元软件对该段路面混凝土 路面受载情况进行模拟分析。

 

5.1 现场破坏现象

 

据观察，破坏的主要现象是路面板带有纵向通长裂缝， 通 长 裂 缝 距 中 间 纵 向 施 工 缝 为 1.10m ～ 2.40m 不 等 , 通 长 纵 向 裂 缝 和 中 间 纵 向 施 工 缝 间 有 数 量 不 等 的 横 向 裂 缝， 如图 1 所示。

 

图 1 典型裂缝            图 2 有限元模型

 

5.2 有限元模型

本 文 水 泥 混 凝 土 面 板 采 用 solid45 实 体 单 元， 路 基 层 采 用 免费信息bine14 线 性 阻 尼 弹 簧 单 元， 相 对 地 基 弹 性 模 量 为 9.2×10 6 Pa。 建 立 双 层（ 面 板 层 和 土 质 路 基 层 ） 混 凝 土 路 面 有 限 元 模 型。 在 路 面 板 边 缘 中 间 加 载， 轮 压 取 0.15m×0.2m， 轴 重 取 100kN， 每 轴 4 个 轮， 每 轮