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.     

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。     

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温度应力分析

根据钢筋混凝土间粘结滑移的线性本构关系，建立了连续配筋混凝土路面（CRCP）温度应力分析的计算模型及微分平衡方程，求出了微分方程的解答，并分析了降温荷载作用下路面内应，位移的分布规律及裂缝间距，配筋率与配筋方式等计算参数的影响，给出了不利位置处钢筋和混凝土应力，位移的解析表达式，结果表明，本文方法可以方便有效地分析CRCP的温度应力。     

连续配筋水泥混凝土路面早期行为观测分析

为了对连续配筋水泥混凝土路面的早期行为影响因素及其影响机制进行更为直观的研究分析,在连续配筋水泥混凝土路面安装了温度传感器、振弦式应变计(VWSG)和钢筋应变计分别观测水泥混凝土从浇筑到达到设计强度过程中其温度和应变变化以及钢筋的变形规律。观测结果表明:水泥混凝土28d龄期内最大拉应变为100με;水泥混凝土水化作用初期,钢筋的拉应变与混凝土应变状态一致;随着裂缝的产生,钢筋应变大于水泥混凝土应变,龄期15d时钢筋应变急剧增大,龄期22d后钢筋应变基本稳定在700με,并随日气温变化而周期性变化,钢筋最大应变达到1 000με;冬季环境温度5℃时裂缝平均宽度为0.52mm,小于设计最大裂缝宽度0.8mm。     

局部脱空条件下CRCP荷载应力分析

采用三维有限元法对地基局部脱空条件下的CRCP进行荷载应力分析。分析中为考虑裂缝传递横向力的特性,提出位移边界一维搜索法。用编制的有限元程序对多种情况下CRCP内的混凝土、钢筋应力进行了计算,对路面的维护提出了建议,并讨论了CRCP应用于地基支承不良路段的可行性。     

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温度应力分析

基于钢筋混凝土间粘结滑移的线性和非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)在温度荷载作用下的力学模型以及按接触理论推导的有限元刚度矩阵。得出了考虑粘结滑移线性和非线性本构关系的有限单元数值解,据此分析了降温荷载作用下路面应力、位移的分布规律。同时讨论了裂缝间距和配筋率、配筋方式对裂缝宽度的影响。结果表明,在相同的降温荷载作用下,随着裂缝间距的增大,钢筋和混凝土的应力呈现非线性增加;采用不同配筋方式对裂缝宽度的影响较大,建议设计时尽量采用小直径多根数的配筋方式。按接触有限元法进行温度应力的非线性分析,为今后的科研和设计提供了很好的理论依据。     

低坍落度混凝土早龄期单轴直接拉伸试验研究

为了研究钢筋的存在对连续配筋混凝土路面(CRCP)早期开裂的影响,缓解连续配筋混凝土早期开裂的问题,为连续配筋混凝土路面设计提供依据,基于对轴向直接拉伸试验和间接拉伸试验试验难度和效果的区别,以及连续配筋混凝土路面在温缩和干缩作用下受力状态的符合程度,通过轴向直接拉伸模拟连续配筋混凝土路面早期开裂的过程,采用控制变量的试验方法对不同配筋率、不同配筋形式及不同龄期的钢筋混凝土试件在轴向拉力作用下的开裂性能进行试验分析。为探索钢筋和混凝土的应变以及裂缝的产生和发展的规律,基于传统直接拉伸试验,通过优化拉伸试件的形状与尺寸来提高轴向受力的符合程度,使用球铰支座固定试件避免试件偏心受压,利用高精度摄像与图片处理技术提高裂缝的发展过程中观测数据可靠度,采用位移控制模式对试件进行轴向拉伸并记录首次开裂以及裂缝发展过程中钢筋和混凝土应变数据。通过钢筋混凝土开裂过程的动态观测和试验数据分析,研究了在轴向受拉状态下连续配筋混凝土路面结构的力学性能,得出了首次开裂后不同配筋率的连续配筋混凝土的受力特点和引起配筋混凝土早期开裂的极限拉应力、应变的时变规律,并给出了相同配筋率下合理的配筋位置、配筋数量和钢筋的截面尺寸。     

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。     

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。     

连续配筋混凝土路面表面裂缝影响因素的分析

为了研究带有横向裂缝的连续配筋混凝土路面在外荷载作用下,水平荷载、钢筋位置以及配筋率对路面裂缝开展的影响规律,该文运用有限元软件ANSYS建立连续配筋混凝土路面的三维模型,并应用断裂力学理论及奇异等参元法,对其路面的横向裂缝进行了数值分析,研究了裂缝尖端到钢筋层的距离、配筋位置、路面的水平荷载以及配筋率等参数对连续配筋混凝土路面面层裂缝尖端的应力强度因子影响规律,从理论上探讨了连续配筋水泥混凝土路面的工作机理。结果表明:水平荷载对连续配筋混凝土路面面层裂缝扩展有很大的影响,钢筋对不同位置的裂缝的抑制效果不同,适当增加配筋率能抑制连续配筋混凝土路面面层裂缝的开展。     

钢箱组合梁混凝土裂缝特征试验

为了解斜腹板钢箱组合连续梁负弯矩区混凝土裂缝的特征,选取2根斜腹板钢箱组合梁进行负弯矩受力性能试验,考察负弯矩荷载作用下组合梁混凝土板裂缝的出现、发展过程和裂缝宽度变化,以及钢筋和混凝土板上缘的应变分布。结果表明：组合梁混凝土在荷载较低时就产生开裂,混凝土板中的裂缝分布特性与配筋率有关;当配筋率较小时混凝土开裂引起其附近的钢筋应变突然增加,钢筋屈服后随着荷载的增加裂缝宽度也增长较快;当配筋率合理时,混凝土产生的0.2mm宽裂缝对应荷载为初始开裂荷载的3倍以上;裂缝间距与混凝土板中横向配筋间距和剪力钉间距有一定关系。     

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。     

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缝厚的一定比值关系，另一种直接与某些相关数如裂缝宽度、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     

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。     

钢混组合梁负弯矩区混凝土面板的应变收缩分析

设计室内模型试验,测试在不同荷载作用下混凝土板的应变,并采用收缩预测模型对混凝土板的平均收缩应变进行理论计算,同时结合有限元仿真手段,研究混凝土面板不同成型阶段产生的收缩应变对拉应力影响。结果表明:混凝土板各断面处的测点应变随着荷载增加呈非线性增长,混凝土试件临界荷载宜为120~140 k N,施加的荷载大于临界荷载时,各测点应变迅速增大,截面3和截面5的应变值和应变增长率最大,在混凝土板的裂缝控制中应予以考虑。试件存放的时间越久,平均收缩应变越大。受未收缩层约束和变形不协调的影响,混凝土板由收缩应变引起的最大拉应力不同,成型8、33,136 d后,混凝土板外层X向最大拉应力分别为2、3,2 MPa。     

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横向裂缝传荷作用的数值模拟和敏感性分析

国内现行的水泥混凝土路面规范在对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行配筋设计时,忽略了横向裂缝的传荷作用,现有研究对传荷作用影响因素的敏感性分析也不够全面具体。针对这些不足,分析了横向裂缝的传荷机理;运用ABAQUS有限元软件建立了CRCP的带裂缝数值模型;运用等效面积原理,将单轮接触面积简化为矩形,在横向裂缝边缘施加等效荷载,对某实体工程进行了力学响应计算;利用Grovetti和Zollinger的经验公式对裂缝传荷效率(LTE)的有限元解进行了验证;通过敏感性分析,确定了筋材种类、基层刚度、纵向配筋率、地基反应模量和横向裂缝宽度等因素对CRC板层底拉应力分布和LTE的影响。计算结果表明:在横向裂缝两侧设置剪切刚度弹簧单元可以较好地模拟传荷作用;绘制了CRC板在车辆荷载作用下的应力和应变云图;得出了该实体工程的LTE为89.73%、传荷性能评级为优的结论;钢筋、BFRP筋和GFRP筋对应的LTE分别为89.73%,88.11%和87.73%;大刚度基层、半刚性基层和柔性基层对应的LTE分别为92.32%,89.73%和89.47%;直径8,16 mm和24 mm对应的LTE分别为87.77%,89.73%和92.55%;地基模量50,100 MPa和150 MPa对应的LTE分别为89.73%,91.82%和99.04%;裂缝宽度0.2,0.5 mm和0.8 mm对应的LTE分别为94.40%,89.73%和86.49%。     

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。