基于设置参数的传力杆力学特征计算与分析-论文.pdf

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1、公路2014年1月第1期HIGHWAYJan．20l4No．1文章编号：0451-0712(2014)01—0105-07中图分类号：U416．216文献标识码：A基于设置参数的传力杆力学特征计算与分析张艳聪，高玲玲。，田波。，申俊敏(1．山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原市030006；2．山西水利职业技术学院运城市044004；3．交通运输部公路科学研究院北京市100088)摘要：建立了Winkler地基上考虑层间接触状况的双层路面结构模型，计算了传力杆几何尺寸、空间位置、与混凝土结合状况及布设方式对采用乳

2、化沥青进行层间处治的水泥混凝土路面接缝传荷能力、传力杆内力和面层最大应力的影响。结果表明：增加传力杆长度、直径不能有效提高接缝传荷能力，但能降低面层最大应力；弯沉传荷系数随传力杆竖直偏角的增大线性减小，随传力杆支撑模量的增大呈指数增大，随松动量的增大呈二次曲线下降；弯沉传荷系数随传力杆数量的增加而提高；数量相同时，层数和位置差异对传荷能力影响不大，均匀布设改为轮迹带布置时传荷能力略有降低；达到一定数量后接缝传荷能力几乎不再因布设位置、层数发生变化。关键词：水泥混凝土路面；力学特征；有限元；传力杆；传荷能力；面层应力水泥混凝土路面结构属多层体系，

3、面层被接缝中常见的传力杆设置偏差或差异(几何尺寸、空间位分割成规则的矩形板块，板块问通过传力杆连接。置、与混凝土的结合状况及布设方式)对其自身力学传力杆设置时需保证杆端自由滑动，以利于混凝土特征及接缝传荷能力的影响。面层的温缩变形；同时满足剪力传递的需求，以保证荷载的板间转移。现行设计规范和以往的研究中，多1模型建立与计算方法将混凝土面板以下等效为半空间地基或Winkler地1．1计算模型的建立基，忽略了面板底部所受摩阻，并据此计算传力杆正路面的力学计算模型为Winkler地基上的双层常工作状态下的力学特征。Crovetti【_1]、Zolli

4、ngerL2]、路面结构模型，如图1(a)所示，h、E、分别为面Ioannides[3]、陈飞_4和周正峰_5等基于Winkler地层的厚度、弹性模量和泊松比；h、E、分别为基层基上的弹性薄板理论，建立了水泥混凝土路面接缝的厚度、弹性模量和泊松比；忌为地基反应模量；传荷能力与接缝传荷刚度、路面结构参数和荷载间P为轴重。面层板块间通过传力杆连接，接缝传荷的相关关系；周德云L6采用winkler地基假设和剪由集料嵌锁和传力杆共同完成。面层与基层存在一切弹簧单元模型作为接缝传荷介质，分析了水泥混定摩阻，接触状况服从Walraven模型[1。由于下凝土

5、路面的接缝传荷能力，并建立了接缝挠度传荷文计算时采用的面层温度梯度为正，故单轴双轮组系数与板边应力折减系数之间的相关关系；唐伯的临界荷位位于纵缝边缘中部，如图1(b)所示。轴明[7应用落锤式弯沉仪(FWD)，评定了水泥混凝土重为i00kN，每个轮子等效为2Ocm×15cm矩形路面的接缝传荷能力。事实上，实际施工中传力杆荷载，荷载中心距离分别为30cm、150cm、30cm。的设置经常出现位置偏差和功能损失[8]，并非处于1．2计算方法正常工作状态；面层与基层层间接触状况对接缝传一般认为接缝传力杆主要传递剪力，接缝传荷荷能力有着显著的影响。。，尤

6、其是当基层模量较模式由接缝剪切刚度C表征，接缝的荷载传递能力大的时候。及效率采用弯沉传荷系数L和应力折减系数表鉴于此，本文在建立Winkler地基上考虑层间征，C、L、均与传力杆的间距、直径、模量、混凝接触状况的双层结构模型的基础上，考查实际工程土的松动量及混凝土对传力杆的支撑模量有关。本基金项目：山西省交通运输厅科技项目，项目编号2013—1一10、11—2一I9；山西省自然科学基金，项目编号2013011027一l收稿日期：2013—05—13公路2014年第1期文采用横缝边缘处(测点位置如图1(b)所示)弯沉基层，养生后表面采用乳化沥青处

7、置，浇筑80cm×传荷系数L来评价接缝传荷能力。80cmX26em的水泥混凝土面层，标准养生28d。试件制备完成后，整体置于顶推试验槽中，如图2所示。基层通过千斤顶与试验槽四周固定，水平放置的MTS作用在面层侧面，以0．1mm／min的速度加载，并记录剪力(顶推力)～位移曲线，如图3所示。由图3可知，层间剪切刚度(层间剪力～位移曲线上弹性阶段的割线模量)为0．02MPa／mm，拐点(a)双层结构模型处滑动位移为4．1mm。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘LDaoDcoo6Do口0oad。。口DD-·‘pI一2I丌J一f__，●』一一一庐日(b)轴载及测点位置

8、]图1计算模型lul【ul日旨苣韫OOOOOOO⋯。口口0oO口q口0O0a9q0口口■■●LoaooI0dOooOaO6oodOO6od●●●∞∞毗