装配式水泥混凝土路面板荷载应力分析与接缝优化

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1、山东农业大学学报(自然科学版),2016,47(5):753-759VOL.47NO.52016JournalofShandongAgriculturalUniversity(NaturalScienceEdition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2016.05.023装配式水泥混凝土路面板荷载应力分析与接缝优化田志昌,孟亚楠*,韩育民,杭美艳内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,内蒙古包头014010摘要:本文采用数值分析方法，分析了水泥路面板内荷载应力与板块尺寸关系，探讨了企口

2、缝尺寸对板内拉应力、剪应力分布以及接缝处弯沉传递效果的影响。结果表明：板块尺寸对板内X、Y向最大拉应力值影响显著，同方向最大拉应力可达最小值的3.5~5倍；不同尺寸企口缝的路面板传荷能力差异明显，并提出相关优化方案。关键词:装配式水泥混凝土路面;荷载;应力分析;优化方案中图法分类号:U416.216文献标识码:A文章编号:1000-2324(2016)05-0753-07AnalysisonLoadStressofFabricatedCementConcretePavementSlabsandJointOp

3、timizationTIANZhi-chang,MENGYa-nan*,HANYu-min,HANGMei-yanCollegeofArchitectureandCivilEngineering/InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou014010,ChinaAbstract:Numericalanalysiswasadoptedtoanalyzetherelationshipbetweenpavementslabinternalstressa

4、ndsizesandexploretheinfluenceofthesizesoftongue-and-groovejointonpavementslabinternaltensilestressandshearstressdistributionanddeflectiontransfereffectonjoints.TheresultsshowedthatpavementslabsizehadasignificantinfluenceonthemaximumtensilestressofX-directi

5、onandY-directionintheslab,themaximumvaluewas3.5to5timesthantheminimumvalueatthesamedirection.Therewasasignificantdifferenceintheloadtransferabilityamongpavementslabswithdifferentsizesattongue-and-groovejoints.Thereforeoptimizationobjectswereproposed.Keywor

6、ds:Fabricatedcementconcretepavement;load;stressanalysis;optimizationobject装配式水泥混凝土路面是水泥混凝土路面的一种形式，其是将预制好的小型水泥混凝土面板装配在已修成的基层上的路面[1]。装配式水泥混凝土路面除具有水泥混凝土路面的强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少等优点外[2]，还具有可实现快速通车，多次循环利用，实现节约材料、降低造价的特点，是解决水泥混凝土路面快速维修的重要方法之一[3-8]。德国、美国、日本、印度等对装配式水

7、泥混凝土路面的研究与应用较多[9-11]，相比之下，我国该项研究较少。随着社会节能意识的提高，尤其是我国公路养护期的到来，对装配式水泥混凝土路面的研究与优化的意义变得更加重大。1模型参数本文采用FLAC3D对路面板在荷载作用下板块内的应力和弯沉进行数值模分析。研究中统一采用较常见的20cm等厚水泥混凝土路面板，进行荷载应力分析和接缝优化时对基层、压实地基分别建立不同尺寸的模型，各结构层具体材料和参数见表1。由于汽车荷载作用下，路面板内应力较小，研究时将路面板、基层材料及压实地基看作弹性材料[12]。表1路面

8、各结构层材料参数Table1Materialparametersofeachpavementstructure结构层材料材料参数ParametersStructuralsectionsMaterials弹性模量E（MPa）Elasticitymodulus泊松比μPoisson’sratio面层混凝土300000.15基层级配碎石3000.2压实地基500.3根据现行路面设计规范中标准轴载BZZ-100的规定，取