1、J o ur nal of Cha ngan U niver sit y ( Nat ural Science Editio n)2008 年 5 月 May 2008文章 编号 : ( 2008) 接缝 设传 力杆水 泥混 凝土面 层结 构力学 分析锁利军 1 ,王 秉纲 1 ,陈拴发 1 ,杨 斌 2(1 . 长安大学 特殊地区 公路工程 教育部重 点实验室 ,陕西 西安 ;2 . 广 西大学 土 木建筑工 程学院 ,广西 南宁 )摘 要 :建立接缝 无传力杆及 设传力杆时 水泥混凝土 面层结构 的 三维有限元 模型 ,运用数值分 析方法 ,分析 接缝处 水 泥混凝土面 层的荷载应 力 、
2、 弯 沉值和弯沉 差 ,研 究了地基模 量 、 传 力杆直径对 荷载 应 力及弯沉差 的影响规 律 ,并 对 条 件 相 同 的 计 算 结 果 进 行 了 对 比 分 析 。 结 果 表 明 : 计 算 点 的 主 应 力 、 剪 应 力 、 弯 沉值和弯 沉 差 随 着 传 力 杆 直 径 的 增 加 而 呈 现 减 小 趋 势 ; 当 传 力 杆 直 径 大 于 35 mm时 ,传 力 杆直径的 增加对降低 水泥混凝土 面层内计算 点的应力 值 效果已不明 显 ;接 缝设传力杆 时水泥 混凝土面层 计算点荷 载应力和弯 沉差明显小 于 无 传 力 杆 时 相 应 的 计 算 结 果 ;
3、当 地 基 模 量 不 大 于800 M Pa 时 ,建议 基于剪应力 去估计接 缝传荷效率 ;当地 基模量大于 800 M Pa 时 ,建 议 基 于 弯 沉 值 或 主应力去估 计接缝传 荷效率 。关 键词 :道路工程 ;水泥 混凝土面层 ;传力 杆 ;接 缝 ;剪 应力 ;传荷效率 ;三维有 限元 ;数值分析中 图分类号 : U 416 . 216 文 献标志码 : ANumerical analysis of mechan ics of concrete overla y intransverse joint with do wel barsSU O L i2j un1 , WA N
4、G Bi ng2ga ng1 , C H EN Sh ua n2f a1 , YA N G Bi n2(1 . Key L abo rato r y fo r Sp ecial A rea Highway Engineering of Mi ni st r y of Educatio n , Cha nga nU niver sit y , Xian , Shaanxi , Chi na ; 2 . School of Civil a nd A rchitect ureEngi neering , Guangxi U niver sit y , Na nning , Guangxi , Chi
5、na)Abstract : 3D fi nit e ele me nt mo del of co ncret e p ave me nt i n t ra n sve r se joi nt wit h do wel ba r s o rwit ho ut do wel ba r s i s e st a bli shed by 3D fi nit e ele me nt n umerical a nal ysi s met ho d. The loa d st re ss , def lectio n val ue a nd def lectio n val ues diff ere nce
6、 of co ncret e p ave me nt i n t ra n sver se joi nt a re calculat ed a nd a nal yze d by 3D fi nit e ele me nt met ho d. The i nf l ue nce of fo undatio ns mo dul u s a nd do wels dia met e r o n bo t h st re ss a nd def lectio n i s a nal yzed . A nd t he calculati ng re sult s wit h t he sa me f
7、acto r s a re co mp a red . The re sult s i ndicat e t hat p ri ncip al st re ss , shea ri ng st re ss , def lectio n val ue a nd def lectio n val ues diff e re nce f ro m calculati ng poi nt s decrea se w he n do wels dia met e r i ncrea se s ; w he n do wels dia met er i s mo re t ha n 35 mm , t h
8、e i ncrea se i n do wels dia met er doe s no t co nt ri but e to t he lo ss of st re ss of calc ulati ng poi nt s i n co ncret e p ave me nt ; t he st re ss val ue a nd def lectio n val ues diff e re nce of calc ulati ng poi nt s fo r co ncret e p ave me nt i n t ra n sve r sejoi nt wit h do wel ba
9、r s a re smaller t ha n co u nt erp a r t wit ho ut do wel ba r s ; w he n fo undatio ns收稿 日期 :基金 项目 :湖北 省交 通科技 计划 项目 ( 鄂 交 科教 ( 2002) 618 号 )作者 简介 :锁利 军 ( 19752) ,男 ,回 族 ,河 北徐水 人 ,博士研 究生 , E2mail :lij un suo 126 . co m第 3 期 锁利 军 ,等 :接缝 设传力杆水 泥混凝土面 层结构力学 分析 31mo dul u s i s no t mo re t ha n 800 M P
10、a , a nal ysi s of t ra n smi ssio n efficie ncy of loa di ng sho ul d be ba se do n shea ri ng st re ss , a nd w he n fo u ndatio ns mo dul u s i s mo re t ha n 800 M Pa , a nal ysi s of t ra n smi ssio n efficie ncy of loa di ng sho ul d be ba sed o n eit he r def lectio n o r p ri ncip al st re s
11、s. 3 t a b s ,20 fi gs , 7 ref s.Key words : ro a d e ngi nee ri ng ; co ncret e p a ve me nt ; do wel ba r ; t ra n sve r se joi nt ; shea ri ng st re ss ;t ra n smi ssio n efficie ncy of loa di ng ; 3D fi nit e ele me nt ; n umerical a naly si s向位移 为 0 ,水泥混凝 土面 板 四 边 自 由 ; 不 计 路 面结构的 自重 ; 传 力 杆 是
12、一 根 埋 设 于 均 匀 弹 性 介 质 中的悬 臂梁 ; 接 缝 宽 度 为 1 cm ,且 无 传 力 杆 时 接 缝处无 传荷能力 ,设传力 杆时接缝有 传荷能力 。引 言0实 践证明 ,接缝是 水泥混凝土 面层的薄弱 部位 ,其传递 荷载能力是 影响水泥 混凝土路面 使用寿命及 行 车 平 稳 和 舒 适 的 关 键 因 素 。 有 学 者 应 用 Ti mo she nko 关于弹性 地 基 上 杆 弯 曲 的 公 式 分 析 传 力杆所 需的直 径 、 长 度 和 间 距 。 黄 仰 贤 最 先 提 出 用挠 度 比 值 作 为 评 定 接 缝 传 荷 能 力 的 指 标 1 。
13、 Fri be r g 应用 Ti mo she nko 的 公 式 做 进 一 步 分 析 ,提 出 减小 传力杆长度 、 增加 直径和减 小 间距的 建 议 2 。 虽然研 究者一直致 力于传力 杆和接缝设 计理论方法 的 研 究 ,但 目 前 中 国 公 路 设 计 规 范 3 主 要 是 根 据 经验设计 传力杆和接 缝 ,所 用 传 力 杆 的 尺 寸 取 决 于 板 厚 ,在分析设 传力杆的 接缝传荷效 率时 ,应用最广泛 的是基 于衡量弯沉 和弯拉应 力的荷载传 递 效 率 427 。 那么传 力杆的设计 尺寸是否 应随着面层 厚度的增大 而增加 ,传力 杆的设计 尺寸有无上 限
14、值 ,当条件变化时基于 衡量弯沉和 弯拉应力 的荷载传递 效率是否客 观有效 。 为此 ,本 文 采 用 更 符 合 实 际 情 况 的 三 维 模 型 ,对接缝设 传力 杆 水 泥 混 凝 土 面 层 结 构 在 荷 载 作 用下的 应力状态及 接 缝 处 的 弯 沉 差 、 荷 载 传 递 效 率 进行分 析 ,为 进一 步 完 善 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 方 法提供理 论依据 。图 1 接 缝无 传力 杆水泥 混凝 土路 面结构 计算 模型图 2 接 缝设 传力 杆水泥 混凝 土路 面结构 计算 模型1 有 限元模 型和计算 参数1 . 1 有限元 模型本 研 究 视 路 面
15、 结 构 为 弹 性 地 基 单 层 板 ,研 究 对 象由有 接缝的水泥 混 凝 土 面 层 、 接 缝 传 力 杆 和 地 基组成 ,建立空 间三维模 型 。 水泥混 凝土面层 、 传力杆和地基 等结构层采 用 8 节点 实体单元 ,进行应 力 、 位 移分析 。 为反映半 空 间 地 基 的 特 性 ,采 用 扩 大 尺 寸 来模拟 ,接缝 无传力杆 的模型如图 1 所示 ;接缝设传力杆 的 模 型 如 图 2 所 示 ; 传 力 杆 力 学 模 型 见 图 3 。 对 各结 构层作如 下 假 定 : 各 结 构 层 为 均 匀 、 连 续 、 各向同 性的连续弹 性体 ; 各层层 间竖
16、向 、 水平位移 均连续 ,地基 顶面 的 垂 直 位 移 与 薄 板 中 面 的 垂 直 位 移相等 ; 地 基底面各 向位 移 为 0 ,地 基 侧 面 水 平 方图 3 传力 杆力 学模 型根 据文献 1 ,传力杆的支 承应力与其 变形成正 比 ,公式为b = Ky ( 1)p ( 2 +z )y = ( 2)43 E Id d1 d4 ( 3)Id =644 Kd = ( 4)4 Ed Id式中 :b 为 传力杆的支 承应力 ; y 为 传 力 杆 在 接 缝 面长安大学 学报 (自然科学版 )32 2008 年的变形 ; p 为作用 在 一 根 传 力 杆 上 的 荷 载 ; z 为
17、 接 缝宽度 ; Ed 为 传力 杆 的 弹 性 模 量 ; Id 为 传 力 杆 的 惯 性 矩 ;为埋设 在混凝土中 传 力 杆 的 相 对 刚 度 ; K 为 传力杆的 支承模量 , 其 值 为 81 . 5 407 GN/ m3 ; d 为 传力杆 的直径 。1 . 2 计算基 本参数计 算基本参数 为 :水 泥混凝土 面 板 长 为 5 m ,宽 为 4 . 5 m 。 经过 取 地 基 不 同 尺 寸 计 算 误 差 分 析 ,地 基 长 、 宽和 厚度尺寸拟 定为 12 . 01 m 6 . 5 m 8 m 。如 无特别说明 ,行车 荷载均 采 用 标 准 轴 载 B ZZ210
18、0 ,轮 胎压力为 0 . 7 M Pa ,单 个 轮 压 的 作 用 范 围 为18 . 9 c m 18 . 9 c m ,接 触 面 积 为 357 . 21 cm2 ,双 轮 间距为 32 c m ,两侧 轮 隙 间 距 为 182 cm 。 经 过 不 同 荷位计 算分析比较 ,车 轮 荷 载 作 用 在 接 缝 一 侧 的 偏 荷载对 面 层 最 为 不 利 ,布 载 方 式 如 图 4 、 图 5 所 示 。 对接缝 处单 、 双侧轮载 对比分析得 知 ,对 称轴上的单 侧轮载 比双侧荷载 对 面 层 产 生 的 不 利 影 响 大 ,原 因 在于双 侧荷载的另 一侧轮载 的反翘
19、曲作 用抵消了对 称轴上 的部分应力 值 ,因 此 在 计 算 时 仅 考 虑 对 称 轴 上的单 侧荷载作用 ,利 用荷载作用 位置的对称 性 ,取 模型的 一半进行计 算 。 路面 整体结构 的 有限元网格划分如 图 6 所 示 。 为 满 足 计 算 精 度 要 求 ,对 各 关 键 部位 ,如接缝 、 传力 杆及其附 近面层结构 进行网格细 化 ,从接缝到 远 处 边 界 采 用 适 当 的 网 格 梯 度 。 如 无 特 殊说 明 ,图 5 中的 点 1 、 2 为 水 泥 混 凝 土 面 层 的 应 力 值及 弯沉值计算 点 ,点 3 为 传 力 杆 的 应 力 值 计 算 点 。
20、 各 结构层主要 计算参数 见表 1 。图 5 接缝处 车轮 荷载 作用图 6 路面 整体结 构有 限元 网格划 分22. 1接 缝处水泥 混凝土面 层应力 分析接 缝 无 传 力 杆 时 水 泥 混 凝 土 面 层 荷 载 应 力 分 析以 图 1 为 结 构 计 算 模 型 , 图 5 ( a ) 为 计 算 图 示 。从表 2 、 表 3 的计算结 果可 以 看 出 ,当 水 泥 混 凝 土 面层 的厚 度一定时 ,计 算 点 的 主 应 力 、 剪 应 力 、 弯 沉 值 及弯沉 差随着地 基 模 量 的 增 大 而 减 小 ; 当 地 基 模 量 一定时 ,计算 点的 主 应 力 、
21、 剪 应 力 、 弯 沉 值 及 弯 沉 差 随着水 泥混凝土面 层厚 度 的 增 加 而 减 小 。 计 算 点 2 的应力 值和弯沉值 明 显 大 于 计 算 点 1 的 计 算 结 果 , 表明接 缝处靠近荷 载作用一侧 的应力值和 弯沉值较 大 ,接缝处板 的错台明显 。2. 2 接 缝 设 传 力 杆 时 水 泥 混 凝 土 面 层 荷 载 应 力 分 析以 图 2 为 结 构 计 算 模 型 ,图 5 ( b) 为 计 算 图 示 。 在接缝 设传力杆 的 水 泥 混 凝 土 面 层 中 ,影 响 荷 载 应力和弯 沉的因素主 要有面层厚 度与模量 、 地基模 量 、 传力杆 的直
22、径 、 间距 、 长度等 。 以下重点分 析地基模 量 、 传力杆直 径对荷载应 力及弯沉值 的影响规律 。2 . 2 . 1 地基 模量对荷 载 应力及弯 沉 值的影响当 水泥混凝 土 面 层 厚 度 为 24 c m , 传 力 杆 直 径 为 28 mm 、 32 mm 时 , 水 泥 混 凝 土 面 层 内 计 算 点 2 的 1 、 s 随 地 基 模 量 在 50 1 500 M Pa 之 间 变 化 , 变化情 况见图 7 、 图 8 ;水 泥混凝土 面 层内传力杆 计图 4 车 轮布 载平面表 1 主 要计 算参数注 :传力 杆的 长 度 、 间距 分 别 为 40 cm 、
23、30 cm ; 传 力 杆 的 支 承 模 量 取为 300 GN/ m3 ; 地 基的 弹性 模 量 为 原 路 面 、 基 层 、 下 基 层 、 垫 层 和 路 基的 当量 值 。项 目 厚度 或传力 杆 直 径/ cm 弹 性模量E/ M Pa泊 松比 水泥 混凝 土面 层 22 . 0 30 . 0 30 000 0 . 15传力 杆 2 . 8 3 . 8 200 000 0 . 28地 基 501 500 0 . 35第 3 期 锁利 军 ,等 :接缝 设传力杆水 泥混凝土面 层结构力学 分析 33表 2 接 缝处无 传力 杆水 泥混凝 土面 层计 算点 应力 、 弯沉随 地基
24、模量 的变化注 :1 为第 一主应 力 ;s = 2max ;max 为 最大剪 应力 ;路面 结构 的坐 标系如 图 4 所示 。表 3 接 缝处无 传力 杆水 泥混凝 土面 层计 算点应 力 、 弯沉随 水泥 混凝 土面层 厚度 的变 化算点 3 的 1 、 s 随地 基 模 量 在 50 1 500 M Pa 之 间变化 ,变化情 况见 图 9 、 图 10 ; 水 泥 混 凝 土 面 层 弯 沉 差随地 基 模 量 在 50 1 500 M Pa 之 间 变 化 ,变 化 情 况见图 11 。 从图 7图 10 可知 ,水泥混 凝土面层内 计算点 2 和 传 力 杆 计 算 点 3 的
25、 1 和 s 随 地 基 模 量 的增大 而减小 ;随着地 基模量的 增 大 ,主 应力的降低 幅度要 大于剪应力 的 降 低 幅 度 ,表 明 地 基 模 量 的 增 大对降 低水泥混凝 土面层内 计算点的主 应力效果明 显 。 图 11 中 ,水泥 混凝土面 层内计算点 的弯沉差随 地基模 量的增大而 减小 。2 . 2 . 2 传力 杆直径 对 荷载应力 及 弯沉值的影 响 由 图 12 、 图 13 可 看 出 ,计 算 点 2 的 1 、 s 随 传力杆 直 径 ( 28 35 mm) 的 增 大 而 减 小 ; 当 传 力 杆 直图 7 地基 模量 对计算 点 2的 1 的影 响图
26、 8 地基 模量 对计算 点 2的 s 的 影响径达到 38 mm 时 1 、 s 又有 所 增 加 ,表 明 传 力 杆 直径大于 35 mm 时 ,其 荷 载 传 递 的 效 果 已 经 不 明 显 。 当传力 杆直径不大 于 35 mm 时 ,随着传力 杆 直 径 的 增大 ,剪应力 的降低幅度 要大于主应 力的降低幅 度 , 表明传 力杆直径的 增大对降低 水泥混凝土 面层内计 算点的 剪应力效果 明显 。板厚 / cm 计算点 位置计算 结果1 / M Pa s/ M Pa 弯沉 值/ m 弯沉 差/ m222 1 . 339 130 1 . 723 390 - 0 . 000 17
27、8 58- 0 . 000 047 421 0 . 471 630 0 . 506 441 - 0 . 000 131 16242 1 . 182 570 1 . 542 130 - 0 . 000 166 30- 0 . 000 044 371 0 . 414 750 0 . 443 609 - 0 . 000 121 93262 1 . 051 090 1 . 386 450 - 0 . 000 155 70- 0 . 000 041 721 0 . 368 611 0 . 393 069 - 0 . 000 113 99282 0 . 939 166 1 . 255 930 - 0 .
28、000 146 30- 0 . 000 039 101 0 . 327 060 0 . 343 569 - 0 . 000 107 19302 0 . 845 658 1 . 139 670 - 0 . 000 138 47- 0 . 000 037 391 0 . 298 847 0 . 315 879 - 0 . 000 101 08板 厚 /cm地 基模 量/ M Pa计算 点 位 置计算 结果1 / M Pa s/ M Pa 弯沉 值/ m 弯沉 差/ m24502 1 . 639 540 1 . 866 610 - 0 . 000 454 95- 0 . 000 118 161 0
29、. 423 739 0 . 490 167 - 0 . 000 336 791002 1 . 411 030 1 . 696 090 - 0 . 000 274 89- 0 . 000 072 301 0 . 420 595 0 . 468 785 - 0 . 000 202 591502 1 . 277 450 1 . 604 060 - 0 . 000 204 88- 0 . 000 054 331 0 . 416 886 0 . 453 636 - 0 . 000 150 552002 1 . 182 570 1 . 542 130 - 0 . 000 166 30- 0 . 000 0
30、44 371 0 . 414 750 0 . 443 609 - 0 . 000 121 933002 1 . 048 080 1 . 458 910 - 0 . 000 123 88- 0 . 000 033 341 0 . 412 591 0 . 430 973 - 0 . 000 090 544002 0 . 951 822 1 . 402 270 - 0 . 000 100 46- 0 . 000 027 191 0 . 411 128 0 . 422 494 - 0 . 000 073 278002 0 . 717 606 1 . 272 330 - 0 . 000 060 34-
31、0 . 000 016 471 0 . 402 435 0 . 397 564 - 0 . 000 043 881 5002 0 . 508 958 1 . 161 880 - 0 . 000 037 59- 0 . 000 010 191 0 . 379 452 0 . 363 821 - 0 . 000 027 40长安大学 学报 (自然科学版 )34 2008 年3 计 算结果分 析3 . 1 接缝 无 和设传力杆 时的计算结 果对比分析接 缝无传力杆 和接缝设传 力杆水泥混 凝土面层 计算 点 荷 载 应 力 值 及 弯 沉 差 对 比 结 果 见 图 17 图19 。 通 过比较可
32、以 看 出 ,接 缝 加 传 力 杆 时 水 泥 混 凝土面层 计算点的 主 应 力 、 剪 应 力 和 弯 沉 差 明 显 小 于 接缝无 传力杆时 的 相 应 计 算 结 果 ,表 明 接 缝 处 板 的 错台作 用明显降低 。图 9 地基模 量对 计算 点 3的 1 的影 响图 10 地 基模 量对 计算点 3的 s 的 影响图 11 地 基模量 对弯 沉差的影 响图 12 传 力杆 直径 对计算 点 2的 1 的 影响图 14 表明 ,当 传 力 杆 直 径 从 28 mm 增 大 到 32mm 时 ,传 力 杆 计 算 点 3 的 1 逐 渐 增 加 ,此 时 对 应 于 图 12
33、中水 泥混凝土面 层内 计 算 点 2 的 1 逐 渐 减小 ,表明传力 杆承 受 了 荷 载 并 有 效 地 将 荷 载 传 递 到相邻板 ,从而 减小了面 层内的主拉 应力值 ;当传力杆 直径从 32 mm 增 大 到 38 mm 时 , 传 力 杆 计 算 点 3 的 1 呈 现减小趋 势 ,此 时对 应 的 水 泥 混 凝 土 面 层 内 计算点 2 的 1 呈 现增加趋势 ,表 明 传 力 杆 直 径 大 于35 mm 时 ,其对降 低面层内计 算点 2 的 1 的效果已 不明显 。 从图 15 可以 看出 ,水泥混凝土 面层传力杆 计算点 3 的 s 随传 力杆直 径 增 大 而
34、呈 现 减 小 趋 势 ,特别是 当地基模量 增大 时 ,此 趋 势 更 为 明 显 。 图 16 表明 ,水泥混 凝土 面 层 弯 沉 差 随 着 传 力 杆 直 径 的 增 大而呈 现减小趋势 。图 17 接缝 无和 设传力 杆水 泥混 凝土面 层计算 点 2 荷 载应 力值 对比图 18 接缝 无和 设传力 杆水 泥混 凝土面 层计算 点 1 荷 载应 力值 对比3 . 2 荷载 传 递效率分析分 析 设 传 力 杆 时 接 缝 的 传 荷 效 率 , 目 前 应 用 最 广泛的 是 基 于 衡 量 弯 沉 值 和 主 应 力 的 荷 载 传 递 效率 。 以 弯 沉 值 为 基 础 的
35、 荷 载 传 递 效 率 ( k1 ) 是 未 加 载 板弯沉 值与加载板 弯 沉 值 的 比 值 ; 而 基 于 弯 拉 应 力的效率 ( k2 ) 是 未 加 载 板 弯 拉 应 力 值 与 加 载 板 弯 拉 应力值 的比值 。 通过前面 分析可知 , 考虑到 接缝处传力杆承 受了较大的 剪应力 , 并将荷载 传递到相邻 板 ,从而有 效地降低了 水泥混凝土 面层内计算 点的剪应 力 。 本文提出 基于剪应力 的荷载传递 效 率 ( k3 ) , 即 未加载板 剪应力值与 加 载 板 剪 应 力 值 的 比 值 。 对 3 种不同荷 载 传 递 效 率 进 行 计 算 分 析 , 结 果
36、 见 图 20 。 由 图 20 可看出 , 当地 基模量不大 于 800 M Pa 时 , k1 最大 , k2 最 小 , k3 位 于 二 者 之 间 ; 通 过 分 析 表 明 , 当 地基模量 不大于 800 M Pa 时 , k1 的 分析结果过 高 地 估 计 了传 递荷载效率 , 而对 k2 的分 析 结 果 又 过 低 地 估计 传递 荷载效率 , 因此建 议使用 k3 估 计 传 递 荷 载 效率 。 当地基模 量接近 且 大 于 800 M Pa 时 , 表 明 k2 与 k3 的两条曲线 相 交 后 , k2 呈 现 增 大 趋 势 并 逼 近 k1 , 而 k3 呈现
37、减小 趋 势 ; 且 当 地 基 模 量 达 到 1 500 M Pa图 13 传 力杆直 径对 计算 点 2的 s 的影 响图 14 传力 杆 直径 对计 算点 3的 1 的影 响图 15 传 力杆直 径对 计算 点 3的 s 的 影响图 16 传力 杆直 径对 弯沉差 的影 响第 3 期 锁利 军 ,等 :接缝 设传力杆水 泥混凝土面 层结构力学 分析 35大于 800 M Pa 时 , 基 于位 移 的 分 析结 果 过 高地 估 计了传递 荷载效率 , 而 基 于 弯 拉 应 力 的 分 析 结 果 又 过 低地估 计了传递荷 载效率 。 因此 , 建议使用 基于剪应 力的传荷 效 率
38、 ( k3 ) 估 计 传 递 荷 载 效 率 。 当 地 基 模 量接 近且 大于 800 M Pa 时 , 表征 k2 与 k3 的两 条曲线相 交后 , k2 呈现增大趋 势并逼 近 k1 , 而 k3 呈 现 减 小 趋势 ; 当 地 基 模 量 达 到 1 500 M Pa 时 , 3 者 的 排 序 为k3 k2 k1 , 且 k2 与 k1 结果较为 接 近 , 在 这种条件 下 , 建议使用 k1 或 k2 估计接缝 的传荷效率 。图 19 水 泥混凝 土面 层弯 沉差对 比 图 20 荷 载传 递效 率对比时 , 3 者 的排序为 k3 k2 k1 , 且 k2 与 k1 结
39、果较为 接近 。 在这种 条件 下 , 建 议 使用 k1 或 k2 估计 接 缝 的 传荷效 率 。参考文 献 :Ref erences :4 结 语(1) 接缝 设传 力 杆 时 水 泥 混 凝 土 面 层 荷 载 应 力分析表 明 :当 水泥混 凝 土面层的 厚 度 、 地 基模量一定 时 ,计算点的 主应 力 、 剪 应 力 、 弯 沉 值 及 弯 沉 差 随 着传力杆 直径的增大 而 呈 现 减 小 趋 势 ; 当 水 泥 混 凝 土面层的 厚度 、 传 力 杆 直 径 一 定 时 ,计 算 点 的 主 应 力 、 剪应力 、 弯沉 值及 弯 沉 差 随 着 地 基 模 量 的 增
40、大 而 呈 现减小 趋势 。(2) 在接 缝处设传 力杆的水泥 混凝土面层 中 ,地 基模量 对荷载应力 及 弯 沉 的 影 响 分 析 表 明 : 随 着 地 基模量 的增大 ,主 应 力 的 降 低 幅 度 要 大 于 剪 应 力 的 降低幅 度 ,表 明地 基 模 量 的 增 大 对 降 低 水 泥 混 凝 土 面层内 计算点的主 应力效果 明显 。 传力 杆直径对荷 载应力 及弯沉的影 响 分 析 表 明 : 随 着 传 力 杆 直 径 的增大 ,剪应力 的降低幅 度要大于主 应力的降低 幅度 , 表明接 缝处传力杆 承受了较 大的剪应力 并有效地将 荷载传 递到相邻板 ,从 而 降
41、低 了 水 泥 混 凝 土 面 层 内 计算点 的剪应 力 ; 当 传 力 杆 直 径 不 大 于 35 mm 时 , 随着传 力杆直径的 增 大 ,剪 应 力 的 降 低 幅 度 要 大 于主应力 的降低幅度 ,表 明 传 力 杆 直 径 的 增 加 对 降 低 水泥混 凝土面层内 计算点的 剪应力效果 明显 。 但当 传力杆 直径大于 35 mm 时 ,主应 力和剪应 力 值 随 着 传力杆 直径的增大 而 有 所 增 加 ,表 明 荷 载 传 递 的 效 果已经 不明显 。( 3) 接缝无 与设传力 杆时 水 泥 混 凝 土 面 层 荷 载 应力及 弯沉差对比 分 析 表 明 : 接 缝
42、 设 传 力 杆 时 水 泥 混凝土 面层计算点 荷载应力 和弯沉差明 显小于接缝 无传力 杆时相应的 计 算 结 果 , 表 明 接 缝 处 传 力 杆 可 以使荷 载有效传递 至 邻 板 , 接 缝 处 板 的 错 台 作 用 明显降低 。( 4) 提出基 于 剪 应 力 的 荷 载 传 递 效 率 ( k3 ) , 即 未加载 板剪应力值 与 加 载 板 剪 应 力 值 的 比 值 , 用 来分析接 缝的荷载传 递效率 。 分析表 明 , 当 地基模量不 1 黄 仰 贤 . 路 面 分 析 与 设 计 M . 北 京 : 人 民 交 通 出 版社 ,1998 .Friber g B F.
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