连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷力及其影响因子研究

现有设计规范对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行结构计算时,较少关注横向裂缝的传荷力作用,关于其传递机理和影响因子的研究也不充分。文章在某路面结构的基础上,建立了CRCP的带缝有限元模型,并在横向裂缝位置嵌入了系列剪切刚度弹簧,模拟了传荷力作用;绘制了单侧偏荷载作用下,CRCP横向裂缝两侧的应力和应变云图;用Grovetti解和Zollinger解验证了模型的可靠性;分析了钢筋类型、基层刚度、钢筋配筋率、地基模量和裂缝宽度等因子对CRC板米塞斯应力分布的影响。文章成果可以指导刚性路面的设计和计算,也利于推广CRCP在道路工程实践中的应用。     

CRC+AC复合式路面荷载应力分析

针对CRC+ AC复合式路面结构的特点和现有研究的不足,运用力学理论和有限元法,建立了基于裂缝模式的CRC+ AC复合式路面的有限元模型,确定了不同裂缝间距下CRC+ AC复合式路面的临界荷位,分析了模量、配筋率、配筋位置等因素变化下,结构层厚度与CRC层最大主应力之间的关系.研究结果表明:临界荷位可能出现在横向裂缝边缘的中部和纵向自由边中部；AC层的模量增加40％左右与AC层的厚度增加1 cm作用基本等效；CRC层的模量减少8.5％左右与板厚增加2 cm的作用基本等效；配筋位置对板内荷载应力的影响不大,建议布筋位置在CRC层的1/2处；基层的模量和厚度对荷载应力的影响较大,模量增加25％板内荷载应力约减小4％.研究结果可为CRC+ AC复合式路面的合理设计提供参考依据.     

玄武岩纤维筋连续配筋复合式路面荷载应力分析

运用 ABAQUS 有限元软件,建立了基于弹性地基双层板模型和裂缝模式下的玄武岩纤维筋连续配筋复合式路面荷载应力有限元模型,提出用粘结单元定义裂缝接触面的法向和切向接触本构行为,即用裂缝剪切刚度来模拟裂缝间的嵌锁作用。通过分析确定了不同裂缝间距下复合式路面的临界荷位---纵向自由边中部,并比较了 BFRP筋和钢筋两种配筋条件下混凝土板应力随 AC 层厚度、CRC 层厚度、筋位置、配筋率及裂缝剪切刚度的变化规律。计算结果表明,2种配筋条件下混凝土板应力值随参数变化规律相似,应力值基本相等,这为 BFRP筋应用于 CRC ＋AC 复合式路面提供了理论依据。     

连续配筋水泥混凝土路面开裂过程及影响因素分析

为了解CRCP路面的开裂过程及影响因素,借助有限元软件ANSYS,对CRCP路面早期及后期的开裂过程进行了分析,并讨论了地基阻力、筋材模量、温差及黏结刚度对CRCP路面开裂行为的影响。结果表明:在水泥混凝土面层铺设初期,裂缝大约在其间距为40 m时稳定;当水泥混凝土板长小于15 m时,地基摩阻力对板中混凝土的应力影响很小;筋材模量越大,筋材约束混凝土变形的能力就越强,最终水泥混凝土的开裂间距越小;温差越大,水泥混凝土路面的开裂速度也越快,但最终水泥混凝土的裂缝间距是趋于一致的;筋材与混凝土间的黏结刚度越大,水泥混凝土路面的开裂速度越快,最终的裂缝间距也越小。     

玄武岩纤维筋连续配筋混凝土路面冲断破坏力学分析

板底出现脱空、横向裂缝间距过窄及横向裂缝传荷能力下降会导致连续配筋混凝土路面产生冲断破坏。该文考虑冲断破坏影响因素,建立玄武岩纤维筋连续配筋混凝土路面三维脱空有限元模型,分析板底脱空、横向裂缝间距和裂缝传荷能力对冲断破坏的力学性能影响。研究结果表明:随着板底脱空区域宽度的增加,受荷板的板顶最大横向拉应力及其竖向位移显著增大,横向裂缝传荷能力显著降低,板底脱空极易导致混凝土板的断裂和破碎,良好的板底支撑可以减少冲断破坏。板底脱空条件下,横向裂缝间距越窄,受荷板的板顶最大横向拉应力及其竖向变形愈大,裂缝传荷能力愈差,愈易产生冲断破坏。板底脱空时,增大横向裂缝剪切刚度改善混凝土板的力学性能效果比板底未脱空时的改善效果更为显著,工程上应提高玄武岩纤维筋与水泥混凝土的黏结强度,使横向裂缝剪切刚度增大,集料嵌挤强度高,裂缝传荷能力增强,可以极大地改善混凝土板的力学状态。     

连续配筋混凝土路面的冲断破坏及其影响因素

连续配筋混凝土路面（CRCP）是一种高性能的水泥混凝土路面结构,冲断是CRC板的主要破坏形式,对影响冲断发生的因素进行了研究。横向裂缝的宽度过大会导致裂缝传荷能力的丧失,间距过小使车轮荷载在横向的分配占优势,混凝土板的横向应力大于纵向应力。充分的板厚可以提供足够的抗拉强度,适当的纵向钢筋配筋率可以产生较好的开裂模式,良好的板底支撑可以防止冲断的出现。     

连续配筋混凝土路面收缩应力及参数敏感性分析

连续配筋混凝土路面(简称CRCP)受到钢筋和基层的约束,在温降和混凝土干缩作用下产生收缩应力,当收缩应力超过连续配筋混凝土(简称CRC)强度时便会开裂。该文建立了CRCP在温降和干缩作用下的应力分析模型,得到收缩应力表达式及应力沿公路纵向分布,分析混凝土强度、干缩、热膨胀系数、基层摩阻、钢筋与混凝土之间的粘结刚度等参数对CRCP收缩应力影响的敏感性。结果表明:收缩应力在板中最大,裂缝处为0;混凝土强度、干缩、热膨胀系数、基层摩阻、钢筋与混凝土之间的粘结刚度是影响CRCP开裂的关键参数。     

连续配筋混凝土路面试验路研究

为了推广连续配筋混凝土路面（CRCP）的使用，在107国道许昌境内和210国道铜川境内修筑了不同结构的CRCP试验路，实地考察了CRCP的路用性能，使用标准轴载车进行了弯沉与应力测试,结果表明CRCP传荷能力强，整体强度高，承载能力大。通过对CRCP试验路裂缝的跟踪观测，调查分析了横向裂缝宽度，间距和发展情况，并对横向裂缝间距的概率分布模型进行了检验，初步验证裂缝间距符合对数正态分布。试验路研究表明CRCP的使用和结构性能都优于普通混凝土路面，适用于重交通高等级道路，在水文地质不良等特殊路段更有显著优势。     

连续配筋混凝土路面配筋设计及敏感性分析

国内关于连续配筋混凝土路面(CRCP)的结构计算是基于半经验半理论方法,适用性差,配筋指标取值不恰当。文章利用带筋板条的应力场和位移方程,建立了配筋指标的解析计算公式;用有限元方法验证了解析解的合理性;区分了设计参数对配筋指标的敏感性水平,并进行了敏感性排序。文章对最重要的配筋参数进行了具体分析:当温降幅值ΔT由15℃增大到60℃时,横向裂缝宽度bj、钢筋最大应力σs,max和混凝土最大应力σc,max增加了近1倍;混凝土线膨胀系数αc与σc,max、bj密切相关;剪切刚度系数ks增大,bj减小,且ks每增加5 MPa/mm,σs,max和σc,max增大10%。最后,用有效模量Eca考虑了混凝土徐变对CRCP结构计算的影响。上述研究成果可用于道路工程的结构设计和计算。     

连续配筋混凝土路面早期横向开裂分析

结合耒宜高速公路连续配筋混凝土路面(CRCP路面)试验路的调查结果，分析了CRCP路面早期横向开裂的影响因素。结果表明，混凝土的温缩和于缩作用受到钢筋和地基的约束是造成开裂的主要原因。从而为了解CRCP路面的裂缝成因及合理控制裂缝间距、裂缝宽度和钢筋应力提供了参考依据。     

连续配筋混凝土路面纵向配筋方法分析

纵向配筋是修筑CRCP的关键技术,也是制约其推广应用的主要问题.针对CRCP和CRC+AC复合式路面的结构特点和现有研究的不足,对现行规范中CRCP的纵向配筋方法进行了分析.运用传热学理论和有限元法,研究了CRC+AC复合式路面沥青混凝土面层的温度效应,计算和分析了沥青混凝土面层温度效应对CRC+AC复合式路面纵向配筋率的影响规律.研究结果表明:现行规范中横向裂缝平均间距和缝隙平均宽度的计算公式不够科学和合理,对温度效应考虑也不够全面,与实际不符;建议目前仍按2002版规范为依据进行纵向配筋设计;CRC+AC复合式路面沥青混凝土面层的厚度在不小于4 cm时能起到隔热作用,并对纵向配筋率可以起到折减作用;CRC+AC复合式路面沥青混凝土面层厚度为10 cm时,纵向配筋率可减小0.06％.研究成果对CRCP和CRC+AC复合式路面的合理设计和推广应用有重大意义,也可为公路水泥混凝土路面设计规范的重新修订提供重要参考.     

温湿翘曲对连续配筋混凝土路面配筋设计的影响

对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行配筋设计时,现行规范和研究将路面板当作均匀板,忽略了相对湿度对混凝土物理力学性质的影响。针对CRCP的结构特点和配筋设计的不足,利用薄板小挠度翘曲理论,推导了非均匀混凝土板湿度翘曲应力的解析公式。根据解析公式和温湿等效原则,计算了湿度梯度对应的等效温度梯度。实测了混凝土板在不同工况条件下的相对湿度分布曲线,回归了混凝土板相对湿度的分布方程。将等效温度梯度计算值和温度梯度代表值分别代入Westergaard公式和ABAQUS有限元模型,计算温湿翘曲应力。两者翘曲应力的最大计算值相差3.5%,满足工程精度的要求,验证了有限元模型的合理性。赋予混凝土板钢筋网片,建立了CRCP有限元模型;利用实测湿度数据,分析了温湿耦合梯度作用下,钢筋应力、裂缝缝隙位移和翘曲应力的分布规律。主要结论有:非均匀板的等效负温度梯度比均匀板大8%～10%;基层滞水会显著增强混凝土板的湿度变形;温湿耦合梯度作用下,钢筋的拉应力从板中到横向裂缝位置显著增大,最大达到89.13 MPa;混凝土的最大翘曲应力为1.69 MPa,位于面板的中心;钢筋埋置位置的缝隙位移沿横向呈二次抛物线分布规律;温湿翘曲应力和缝隙位移随着裂缝间距的增大而增大。     

连续配筋水泥混凝土路面裂缝发展规律研究

裂缝位置是连续配筋路面的薄弱面,裂缝间距和裂缝宽度则是CRCP配筋设计的两个控制指标。通过对不同配筋率的两段CRCP路面裂缝进行长期观测,分析归纳了CRCP路面的主要裂缝类型、裂缝形态、裂缝主要参数以及各参数的变化规律。研究发现横向裂缝是CRCP的主要裂缝形式,除了常见形态外,还出现了大量群集裂缝以及Y形裂缝。裂缝可以用裂缝间距、裂缝宽度以及裂缝长度等参数来表征,各参数随配筋率、端部锚固形式、观测气温以及时间而不断变化,相关研究结论可为今后CRCP路面实施裂缝控制技术以及CRCP的优化设计提供有益的参考。     

考虑裂缝传荷能力损失的连续配筋混凝土路面设计

目前连续配筋混凝土路面(CRCP)的设计基于两种方法,一种是根据CRCP板厚与普通接缝式混凝土路面板厚的一定比值关系,另一种是直接与某些相关参数如裂缝宽度、裂缝间距和钢筋应力的设计限制标准等建立关系.在均匀支承条件下,CRCP路面的厚度设计应考虑两点,一是使路面裂缝处保持较高的传荷效率,二是控制板的疲劳开裂,大致发生早期折断破坏.在非均匀支承条件下,荷载会加速集料的损耗和由于挠曲应力作用造成的累积疲劳损坏.     

CRCP路面早期横向开裂的机理分析

分析了连续配筋砼路面(CRCP)裂缝的出现与分布规律,对路面早期横向开裂的影响因素进行了探讨。     

连续配筋混凝土路面横向裂缝分布模型的研究

连续配筋混凝土路面(CRCP)在我国有了一定的应用,其设计还未完全采用基于可靠性理论的概率设计法。通过对我国早期的两条CRCP试验路调查,运用可靠性理论与数理统计方法,编制程序分析了横向裂缝间距、宽度的状况,得出相应变异范围和概率分布模型,为建立基于可靠性理论的连续配筋混凝土路面设计提供科学依据。研究结果表明:横向裂缝间距的概率分布模型符合对数正态分布,其变异范围为0.500~0.932;横向裂缝宽度的概率分布模型符合正态分布,其变异范围为0.202~0.384。     

美国连续配筋水泥混凝土路面开裂行为控制指标与措施研究综述

美国AASHTO 2002力学经验设计指南和中国JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》都将连续配筋水泥混凝土路面(简称为CRCP)横向裂缝的开裂间距和横向裂缝处钢筋位置的裂缝宽度同时作为控制指标。然而,国际上对CRCP开裂行为的合理控制指标尚存在争议。该文回顾了20世纪60年代至今美国在CRCP开裂行为控制指标与水泥混凝土材料组成、纵向和横向钢筋的布设和施工条件等对开裂间距及裂缝宽度影响的关键因素方面的研究成果。     

AASHTO-1993连续配筋混凝土路面配筋设计验证研究

连续配筋混凝土路面(CRCP)裂缝形态和分布模式是影响其长期结构整体性、路面使用性能和寿命周期的重要因素,配筋设计直接影响CRCP裂缝的间距与宽度。该文回顾了AASHTO-1993CRCP配筋设计原理及方法,并进行了参数敏感性分析。利用山西省榆平高速公路CRCP路面的裂缝分布模式观察结果验证了AASHTO-1993CRCP配筋设计方法,研究结果表明:其配筋率计算方法偏于保守,提出的3项控制指标中的裂缝间距范围起主要控制作用,裂缝宽度和钢筋屈服强度指标一般容易满足。     

AC＋CRC复合式路面温度应力的有限元分析

基于传热学基本原理,采用有限元软件ABAQUS,建立了温度荷载作用下AC＋CRC复合式路面结构三维有限元模型,探讨了横向裂缝间距、AC层厚度及模量、CRC板厚度及模量、配筋率等路面结构参数对复合式路面结构温度翘曲应力的影响规律。分析结构表明,温度荷载下横向应力接近主应力,应予以重点考虑。路面板宽度、厚度及温度梯度与板内最大主应力关系密切,配筋率、粘结刚度系数对纵向拉应力影响也较大。研究结果可为AC＋CRC复合式路面结构设计提供一定的理论依据。     

基层对水泥混凝土路面长期性能的影响研究

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。