车载作用下连续配筋混凝土路面横向裂缝处力学响应研究

摘要

连续配筋混凝土路面(CRCP)是一种配置了纵、横向钢筋，不设横向缩缝的水泥混凝土路面。由于板中配置了纵向钢筋，限制了裂缝宽度的扩展，裂缝处传荷系数高，路面整体性强，因而具有较长的使用寿命。由于CRCP是一种带裂缝工作的路面结构，因而了解车辆荷载作用下裂缝处的力学响应对完善路面的设计及管理工作具有重要的意义。
　　文中通过有限元软件ABAQUS主要进行了CRCP在动荷载作用下裂缝处的力学响应的计算以及密集裂缝处静荷载作用下CRCP的力学响应计算。其中密集裂缝处的路面分为基层完整和路面边缘基层脱空两种情况分别展开计算。最后对CRCP开裂过程以及裂缝的防治方法进行了介绍。本文主要取得了如下研究成果:
　　(1)在CRCP横向裂缝正常分布情况下，通过对荷载大小、路面厚度、车速大小等因素的改变来对裂缝处路面弯沉、纵向钢筋轴向应力、板底剪应力及CRCP板顶正应力进行分析，得出了以上各种因素对路面结构中各参数的影响规律。
　　(2)在CRCP密集裂缝处基层完整情况下，通过计算得出了路面临界荷载位置，并得出了裂缝间距、混凝土板厚度、裂缝宽度及荷载大小对CRCP板底弯拉应力、板内剪应力、基层底弯拉应力及板顶正应力的影响规律。
　　(3)当路面边缘基层发生脱空时，通过改变裂缝宽度、荷载大小、脱空面积大小及CRCP板厚度得到了以上各因素对板顶的弯拉应力及钢筋的轴向应力的影响规律。
　　(4)对CRCP由于荷载形成的裂缝发展过程的两个阶段进行了分析和介绍，分析了CRCP预防开裂的主要因素，并提出了具体的治理方法。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 问题的提出

1．1．1 连续配筋混凝土路面的工作原理

1．1．2 连续配筋混凝土路面的主要优缺点

1．1．3 连续配筋混凝土路面的主要破坏形式

1．1．4 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要研究内容

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究的可行性

第2章 有限元基本理论及模型简介

2．1 有限元基本理论及使用软件介绍

2．1．1 有限单元法基本概念

2．1．2 有限单元法的发展历程

2．1．3 有限单元法的计算步骤

2．1．4 ABAQUS的简要介绍

2．2 模型简介

2．2．1 模型的基本假设

2．2．2 钢筋与混凝土在模型中的处理

2．2．3 裂缝宽度及裂缝间距的处理

2．2．4 边界条件及加载方式

2．2．5 网格划分

2．3 本章小结

第3章 动荷载作用下CRCP裂缝处的力学响应

3．1 数值模型

3．1．1 模型尺寸及材料参数

3．1．2 网格划分及边界条件

3．1．3 动荷载

3．2 荷载作用的形式

3．2．1 荷载作用区域的简化

3．2．2 荷载作用区域的选取

3．3 CRCP数值结果分析

3．3．1 荷载因素

3．3．2 板厚因素

3．3．3 车速因素

3．3．4 距裂缝距离因素

3．4 本章小结

第4章 车载静载作用下密集裂缝处的力学响应

4．1 数值模型

4．1．1 模型尺寸及材料参数

4．1．2 网格划分及边界条件

4．1．3 基层脱空处的处理

4．2 基层完整情况下CRCP的力学分析

4．2．1 临界荷位

4．2．2 参数影响分析

4．3 路面边缘基层脱空时CRCP的力学研究

4．3．1 裂缝宽度变化

4．3．2 荷载大小变化

4．3．3 脱空面积大小

4．3．4 板厚变化

4．4 本章小结

第5章 CRCP横向裂缝形成机理及防治

5．1 CRCP开裂机理

5．1．1 初期横向裂缝的形成机理

5．1．2 正常使用情况下横向裂缝的形成机理

5．2 CRCP裂缝扩展的机理

5．2．1 荷载下受拉区的扩展

5．2．2 荷载下受压区混凝土的破坏

5．3 影响CRCP开裂因素及裂缝的治理

5．3．1 影响开裂的因素

5．3．2 CRCP裂缝的治理

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢