镐头机拆除工况下机场水泥道面的力学行为.doc

镐头机拆除工况下机场水泥道面的力学行为 袁 捷1，杜 浩1，凌建明1，朱 剑2 （1.同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室, 上海 200092；2.江苏省交通规划设计院，江苏 南京 210005） 摘要：以ABAQUS作为分析平台，建立了考虑接缝传荷以及层间接触效应的双板有限元分析模型，可用于模拟镐头机拆除工况下水泥道面的力学行为。针对机场典型拆除工艺参数及道面结构参数，系统分析了镐头机拆除工况下拆除板和周边保留板的变形、拉应力以及层间剪应力的分布特征，揭示了镐头机拆除工况下周边保留板发生破坏的力学机理。分析了面层厚度、接缝传荷能力等参数对拆除时道面力学响应的影响规律，提出了镐头机拆除施工应注意的问题。 关键词：水泥道面；道面拆除；力学行为；有限元 中图分类号：U416.216 文献标识码：A Study of Mechanical Behaviors of Airfield PCC Slabs In Process of Breaking With Pickaxe Machine YUAN Jie1, DU Hao1, LING Jianming1, ZHANG Hao1, ZHU Jian2 (1.Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092,China; 2.Traffic Planning and Design Institute of Jiangsu Province, Nanjing Jiangsu 210005) Abstract：Based on FEM software ABAQUS, a two-slab analysis model considering joint load transfer and interlayer contact condition is established, in which the model dimension, displacement boundary, load model, material model, joint load transfer are simplified. The Model can be used to study the mechanical behaviour of PCC pavement in process of breaking with pickaxe machine. Both deformation and tensile stress and interface shear stress of removal slab and reserved slab are calculated for typical breaking process parameter and pavement structure, the mechanism for destruction of reserved slab is also proposed. Key Words：PCC pavement; slab removing; mechanical behavior; finite element method 机场水泥道面局部翻建时将面临既有道面拆除问题，目前一般采用镐头机方式。由于镐头机工作时，不可避免地会对周边保留区域的道面和基础造成扰动，常出现“修好一块，坏了一片”的工程现象。究其原因，主要是对镐头机拆除工况下水泥道面的力学行为缺乏理论研究，进而无法合理地选择诸如镐头机冲击能量、冲点位置、钎杆直径等工艺参数。镐头机破碎锤由锤体、钎杆和机架三部分组成，以液压为动力源，直接或间接驱动活塞往复运动，靠活塞冲程时的动能冲击钎杆，从而对混凝土产生破碎作用。在镐头机冲击荷载作用下，水泥道面在很短时间内产生贯穿裂缝并破碎成小块，由于水泥道面板之间的接缝传荷以及基层传荷作用，周边保留板也将对冲击荷载产生力学响应。基于此，笔者采用三维有限元方法分析了镐头机拆除工况下道面破除板和保留板的力学行为，可为完善水泥道面拆除工艺提供重要的理论参考依据。 1 镐头机拆除工况的数值分析模型 1.1模型尺寸和边界条件 分析模型为2块水泥板放置在一定厚度基层上的双板模型。单块板尺寸为5m×5m×0.4m；基层厚度30cm，长宽与面层相同；垫层和土基简化为Winkler地基。面层和基层施加侧面的法向约束，考虑层间接触，参考相关文献[1][2] [3]将摩擦系数取为1.5。有限元实体模型及网格