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《論半剛性基層裂縫或切縫對(duì)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的影響》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、論半剛性基層裂縫或切縫對(duì)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的影響摘要:采用三維有限元法對(duì)半剛性基層有無(wú)裂縫、裂縫寬度變化、裂縫位置變化的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載應(yīng)力及溫度應(yīng)力分析,結(jié)果表明:裂縫或切縫的存在使路面結(jié)構(gòu)中面層和基層的荷載應(yīng)力顯著增大,使溫度應(yīng)力冇一定程度的減弱。關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面;半剛性基層;荷栽應(yīng)力;溫度應(yīng)力Abstract:thethree-dimensionalfiniteelementmethodrigidgrassrootshavecrack,thecrackwidthchange,crack"schangeofpositiono
2、ncementconcretepavementstructureloadstressandtemperaturestressanalysis,theresultsshowthatthefractureorcuttheseaminpavementstructureofthesurfaceandloadstressincreasesignificantly,maketemperaturestressaceriaindegreeofabate.Keywords:cementconcretepavement;Semi-rigidbase;Lotuspl
3、antstress;Temperaturestress中圖分類(lèi)號(hào):U416.216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):近幾年,以無(wú)機(jī)結(jié)合料為穩(wěn)定材料的半剛性基層越來(lái)越多地被應(yīng)用于公路建設(shè),這是因?yàn)榘雱傂曰鶎泳邇訌?qiáng)度高、穩(wěn)泄性好、剛性大等特點(diǎn),能承受更大的車(chē)輛荷裁作用,可以適應(yīng)大交通的需耍。我國(guó)現(xiàn)行《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)在假設(shè)混凝土板下無(wú)裂縫,均勻支撐的基礎(chǔ)上,采用彈性地基上的小撓度薄板理論,以荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的綜合疲勞損壞作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。然而半剛性基層材料——尤其是水泥穩(wěn)定碎石類(lèi)為脆性材料,對(duì)溫度、濕度敏感,在強(qiáng)度形成
4、及使用過(guò)程中,因溫度變化產(chǎn)生溫度收縮裂縫和因含水量變化而產(chǎn)生干縮裂縫。裂縫的存在破壞了路面結(jié)構(gòu)整體性和連續(xù)性,并在一定程度上導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的削弱(如裂縫處彎沉增大,回彈模量降低等)o1計(jì)算模型與參數(shù)采用三維冇限元法對(duì)半剛性基層帶裂縫或切縫的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載應(yīng)力及溫度應(yīng)力的對(duì)比分析。視路面結(jié)構(gòu)為彈性層狀體系,研究對(duì)象是由水泥混凝土面層、帶有裂縫或切縫的半剛性基層和地基組成,建立空間三維模型。為反映半無(wú)限大空間地基的特性,地基采用擴(kuò)大尺寸來(lái)模擬。對(duì)各結(jié)構(gòu)層作如下假定:(1)各結(jié)構(gòu)層為均勻、連續(xù)、各向同性的連續(xù)彈性體。(2)各層層間豎向、水平位移均連續(xù)
5、。(3)地基底面各向位移為零,地基側(cè)面水平方向位移為零。(4)接縫寬度假設(shè)為1cm,且接縫處無(wú)傳荷能力。(5)不計(jì)路面結(jié)構(gòu)的口重影響。交通荷載采用標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100,輪胎內(nèi)壓0.7VIPa,單個(gè)輪壓作用范圍18.9cmX18.9cm,雙輪間距為32cm,兩側(cè)輪隙間距為182cm。經(jīng)過(guò)不同荷位計(jì)算分析比較,車(chē)輪荷載作用在接縫一側(cè)的偏荷載對(duì)加鋪層最為不利。溫度計(jì)算時(shí),以廣西區(qū)某地為例,正最大溫度梯度Tg=90°C/mo2基層有、無(wú)裂縫路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力的對(duì)比分析為了比較有、無(wú)裂縫時(shí)路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化情況,分別計(jì)算了有、無(wú)裂縫時(shí)臨界荷位處各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力
6、狀態(tài)。可以得出,對(duì)于荷載應(yīng)力,路面結(jié)構(gòu)中面層、基層的最大拉應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和米賽斯等效應(yīng)力全部大于無(wú)縫狀態(tài)。有裂縫或切縫時(shí),面層的最大拉應(yīng)力增大了39.07%,基層的、和分別增大了50.69%、42.49%、53.25%o可見(jiàn),裂縫的存在破壞了路面結(jié)構(gòu)整體性和連續(xù)性,路面結(jié)構(gòu)的荷載應(yīng)力顯著增大。對(duì)于溫度應(yīng)力,有裂縫或切縫時(shí),面層的最大拉應(yīng)力減小T2.13%,基層的、和分別減小了17.14%、14.46%、12.74%。裂縫的存在破壞了路面結(jié)構(gòu)的連續(xù)性,由于面板的膨脹系數(shù)、膨脹應(yīng)力大于基層,基層斷裂后對(duì)面板的摩阻作用減弱,致使面層溫度應(yīng)力減小,基
7、層溫度應(yīng)力減小。3基層裂縫寬度變化對(duì)路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響分析由于溫度和含水量變化半剛性基層材料產(chǎn)生溫度收縮裂縫和干縮裂縫,隨著雨水或雪水的浸入,基層變軟,在大量行車(chē)荷載反復(fù)作用下,導(dǎo)致路面強(qiáng)度大大降低,產(chǎn)生沖刷和卿泥現(xiàn)象,使裂縫加寬,加速路面的破壞。為了分析基層裂縫或切縫對(duì)路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響,分別取裂縫寬度0cm、0.5cm>lcm>2cm>3cm、4cm>5cm計(jì)算路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力??梢钥闯?,對(duì)于荷載應(yīng)力,面層的、和與基層裂縫寬度近似呈線(xiàn)性遞增關(guān)系,當(dāng)基層裂縫或切縫的寬度從0cm增人到5cm,最大拉應(yīng)力增人T9.47%;基層的應(yīng)力與基層裂縫寬度呈非
8、線(xiàn)性遞減關(guān)系,當(dāng)基層裂縫或切縫的寬度從Ocm增大到5cm,基層的和分別減少了35.15%、20.05%、26.27%。可見(jiàn),基層應(yīng)力隨裂縫寬度的增加而