連續(xù)配筋水泥混凝土路面沖斷機(jī)理與控制指標(biāo)研究.pdf

1、連續(xù)配筋混凝土路面(Continuously Reinforced Concrete Pavement，簡稱CRCP)是在縱向配置足夠數(shù)量的連續(xù)鋼筋，以控制混凝土路面板縱向收縮產(chǎn)生的開裂、不設(shè)脹縫以及縮縫的一種路面結(jié)構(gòu)型式。它除了具有結(jié)構(gòu)承載能力高、行車舒適性能好，使用壽命長、養(yǎng)護(hù)維修少等顯著優(yōu)點(diǎn)外，在某些特殊條件下（如超載交通、重載交通）更能顯示出其它路面無法比擬的優(yōu)越性。然而在溫度荷載、車輛荷載以及雨水等自然環(huán)境因素的綜合作用下板底

2、會出現(xiàn)脫空，并出現(xiàn)了沖斷、坑槽、網(wǎng)裂、剝落、表面磨光等病害，根據(jù)對國內(nèi)外已建的CRCP病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除沖斷以外的病害僅零星發(fā)生，沖斷(punch-out)是最主要的病害，能占到影響行車病害總量的90％以上，因此開展對CRCP沖斷機(jī)理的研究并提出相應(yīng)的控制指標(biāo)具有重要學(xué)術(shù)價值和重大工程意義。
　　本文在大量查閱國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料及研究成果的基礎(chǔ)上，利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)理論和有限元方法，針對連續(xù)配筋水泥混凝土路面沖斷機(jī)理和影響因素進(jìn)行了深入

3、的研究。
　　首先，廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，參考已有的計(jì)算模型，應(yīng)用有限元方法進(jìn)行了大量的試算，對如何確定模型進(jìn)行了討論，主要包括車輛荷載的簡化、單元類型和單元密度的選取、裂縫傳荷能力的模擬的確定等，最終建立了CRCP的三維有限元計(jì)算模型。
　　其次，利用所建有限元模型，對支撐良好的CRCP的荷載應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算分析，確定了沖斷破壞的臨界荷位，得到了橫向向裂縫間距、裂縫寬度、配筋率及路面結(jié)構(gòu)參數(shù)等對CRCP路面荷載板寬方向應(yīng)力

4、的影響，得到了橫向荷載應(yīng)力的變化發(fā)展規(guī)律。
　　再次，論文分析了全厚度板沖斷(full-depth punch-out)破壞機(jī)理及控制指標(biāo)。論文分析了路面板底脫空的形成機(jī)理及影響因素，同時分析了板底容易出現(xiàn)脫空的位置及脫空的基本形狀;建立了綜合考慮板底脫空及裂縫傳荷能力的連續(xù)配筋混凝土路面結(jié)構(gòu)三維有限元模型，計(jì)算了車輛荷載作用下板底脫空時路面板的應(yīng)力和位移，確定了板底脫空時的連續(xù)配筋混凝土路面的臨界荷位;分析了板底脫空時路面板力學(xué)

5、響應(yīng)的參數(shù)敏感性，確定了全厚度板沖斷機(jī)理及控制指標(biāo);研究了考慮板底脫空的CRCP荷載疲勞應(yīng)力，推導(dǎo)出板底脫空時的荷載最大疲勞應(yīng)力公式。
　　然后，論文分析了半厚度板沖斷（mid-depth punch-out）破壞機(jī)理及控制指標(biāo)。論文對水平裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行了理論分析，建立了綜合考慮筋-砼滑移和板底摩擦滑移的連續(xù)配筋混凝土路面結(jié)構(gòu)二維有限元模型;通過對路面結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析確定了水平裂縫的產(chǎn)生機(jī)理，分析了水平開裂的參數(shù)敏感性;通過對板中