连续配筋混凝土路面荷载应力分析.doc

文档介绍：连续配筋混凝土路面荷载应力剖析 1、概述为了减少接缝水泥混凝土路面由于横向胀、缩缝薄弱而引起各种病害(如唧泥、错台等),改善路用性能,延长道路使用寿命,在高等级公路特殊地段采用连续配筋混凝土路面(简称CRCP)是一种合理路面结构形式。CRCP由于在路面纵向配有足够数量钢筋,以控制混凝土路面板纵向收缩产生裂缝宽度与数量,在施工时完全不设胀、缩缝(施工缝及构造所需胀缝除外),为道路使用者提供了一条完整而平坦行车表面,既改善了汽车行驶平稳性,同时又增加了路面板整体强度。 CRCP板厚由车辆荷载来控制。美国ACI设计法是根据AASHO试验路观测资料提出JCP设计方法引入了荷载传递因素J,建立了新诺谟图;认为CRCP板厚较JCP可减薄10%~20%。 TeaxsAustin大学MA,,、日本Kanazawa大学TATSUONISHIZAWA、Tohoku大学TADASHIFUKUDA等人,将路面板作为弹性三层地基上薄板,并采用裂缝模型来模拟CRCP横向裂缝传荷特性;裂缝模型是由一系列线性弹簧组成,具有抗剪刚度KW、抗弯刚度Kθn、,横向连续钢筋对板承载力有利作用,在设计CRCP时能合理地确定板厚度,必须建立合适理论模型,并对CRCP荷载应力作详细剖析。 2、理论模型对于连续配筋混凝土路面,由于在板厚度方向需要考虑纵、横向钢筋作用,必须采用三维有限元剖析方法。 ,剖析单元采用边界为正交六面体单元,是一种空间等参数单元,在单元划分过程中采用大小分级方法以满足不同需要。 ,混凝土与钢筋是在弹性阶段工作,钢筋与混凝土之间不产生滑动,可以认为钢筋与混凝土之间粘结状况是完全粘结。国外研究资料也表明,钢筋与混凝土采用完全粘结假定或计入钢筋与混凝土间粘结一滑移影响对结果影响很小。在CRCP荷载应力进行有限元剖析时,钢筋假定为线性杆单元,它与混凝土单元在相邻棱边界两端结点铰接。六面体单元位移函数在棱边界上是线性,可以保证铰接杆单元与混凝土单元之间位移连续性。 。这种裂缝宽度很小,。由于纵向连续钢筋作用,横向裂缝发展较为规则(垂直于中线方向)。在横向裂缝处,混凝土路面板完全断开,纵向钢筋保证其张开量不至过大。 。 3、有限元剖析方法连续配筋水泥混凝土路面板是由板单元、钢筋单元、裂缝单元及地基四部分组成。有限元剖析时用结点位移{δ}表示各单元内力,再根据相同结点叠加原则形成总刚度矩阵[K];同时按静力等效原则,将每个单元所受荷载移置到相应结点上形成荷载列阵{F}。通过平衡方程{F}=[K]{δ}求解结点位移{δ},并得到应变矩阵{ε}与应力{σ}。 、y坐标轴向分量,其符号规定与x、y方向一致为正,相反为负,杆端力分量列阵为,{F}=[UiViUjVJ]T;杆端位移分量列阵为,{δ}=[UiViUjVJ]T. 或{F}=[K]{δ}