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) 的结构计算基于半经验半理论, 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 b_j、 钢筋最大应力δ_{s, max}和混凝土最大应力δ_{c, max}增加了近 1 倍; 混凝土线膨胀系数a_c与δ_{c, max}、 b_j密切相关; 剪切刚度系数 k_s增大, b_j减小, 且 k_s每增加 5 MPa ×mm ^-1 , δ_{s, max}和δ_{c, max}增大 10 %。最后, 用有效模量 Ｅ_ｃａ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。