水泥混凝土路面板湿度翘曲形成机理及变形计算

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1、第29卷第11期Vol.29No.11工程力学2012年11月Nov.2012ENGINEERINGMECHANICS266文章编号：1000-4750(2012)11-0266-06水泥混凝土路面板湿度翘曲形成机理及变形计算魏亚(土木工程安全与耐久教育部重点试验室，清华大学土木工程系，北京100084)摘要：混凝土板内湿度梯度引起的板向上翘曲在车辆荷载耦合作用下可以导致路面板产生早期断裂，所以研究湿度梯度对板变形及应力的影响一直都是道路工程领域亟待解决的问题。但由于缺乏对混凝土路面板内部湿度梯度形成机理的统一认识，及混凝土湿度与

2、变形本构关系的缺失，上述问题一直悬而未决。目前混凝土路面板的变形和应力计算，常常忽略湿度梯度的影响。因此，不能反映处于自然环境中的路面板的实际变形、受力状态。该研究基于水泥基胶凝材料本身特性，并考虑混凝土中水分扩散、吸附的影响，辨别、讨论影响水泥混凝土路面内部湿度状态的三个主要因素，提出混凝土路面板湿度梯度形成机理，给出湿度与变形的本构关系，建立简化的水泥混凝土路面湿度翘曲及应力计算方法。关键词：水泥混凝土路面；湿度梯度翘曲；等效温度梯度;内部湿度；自收缩中图分类号：U416.216文献标志码：Adoi:10.6052/j.iss

3、n.1000-4750.2011.04.0229MECHANISMOFMOISTUREWARPINGANDDEFORMATIONCALCULATIONSINCONCRETEPAVEMENTSWEIYa(KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofChinaEducationMinistry,DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Theupwardliftdu

4、etomoisturegradient,whichcoupleswithjointloading,cancauseearly-agetransversecrackinginjointedconcretepavements.Thoughtheimportanceofmoistureeffectonconcretepavementhasbeenwidelyrecognized,usuallymoisturedeformationsandstresseswereignoredinpavementanalysisbecauseofalac

5、kofcomprehensiveunderstandingonmoisturetransportpropertiesandthedifficultiesincharacterizingtheirmagnitudes.Thispaperdiscussesthreemoisturetransportprocessesandtheireffectsoninternalrelativehumiditydistributionswhicharethoughttobethemajorfactorsaffectingconcretepaveme

6、ntdeformationsandstresses.Inthisstudy,themechanismofmoisturewarpinginconcretepavementisrevealedandanewmethodologyisproposedforcharacterizingmoisture-relateddeformationsinslabongroundbasedonarelationshipofshrinkageversusrelativeporehumidityforconcrete.Theproposedmethod

7、ologyprovidesforasimplepost-processingofmoisture-relateddeformationsandstressesinconcretepavement.Keywords:concretepavement;moisturegradientwarping;equivalenttemperaturegradient;internalhumidity;self-desiccationshrinkage当水泥混凝土路面板的上表面温度或湿度低下的横向断裂，影响板的使用性能、缩短路面结于下表面的温度或

8、湿度，板会产生向上的翘曲变构寿命。在欧美一些国家，特别是美国，这种翘形(upwardcurling)，导致板角及板边缘与地基之间曲导致的路面板断裂较为普遍：重载作用下，路产生脱空。在车辆荷载作用下，板中上表面处产面板通常在修筑完毕的3年5年后即产