普通水泥路面传力杆及拉杆研究

• 作 者: 张怀志
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 混凝土路面 传力杆 拉杆 传荷能力

普通水泥路面依靠设置接缝来降低温度和湿度应力,但是接缝的存在破坏了路面的整体性。为保证接缝的传荷能力,一般在横缝处设置传力杆、在纵缝处设置拉杆。传力杆的传荷能力和使用寿命与传力杆的直径和截面形状有着直接关系,而不同截面形状传力杆的力学特性,目前尚缺乏理论研究;拉杆的目的是为了阻止接缝变宽而保证接缝间荷载的传递,但接缝间的传荷能力随接缝张开量的增大而显著减小,而目前的拉杆设计方法不能精确体现拉杆对接缝张开量的影响。此外,与传力杆相比,对于传荷能力拉杆既有不利因素也存在有利因素。因此也有必要对拉杆的传荷能力作定量分析。利用有限元软件ANSYS,建立了具有双参数地基特征、考虑路面板与基层接触、设置接缝的足尺有限元模型和模拟基本直接剪切试验、只考虑一根传力杆、在传力杆和混凝土之间设置摩擦单元的局部有限元模型。利用足尺模型,分析了拉杆和不同截面形状的传力杆的传荷能力;利用局部模型,分析了传力杆与混凝土界面处的应力集中和脱空现象。利用解析的方法,考虑路面板与基层之间剪应力—滑移的双线性关系,按照规范设计拉杆,针对不同的基层类型,计算了纵缝板边的温度收缩量以及板中最大拉应力。结果表明:不同截面形状传力杆对应的路面板最大弯沉和弯拉应力基本不变,而界面处混凝土的承压应力、第一主应力、最大剪应力的大小和分布明显受传力杆截面形状的影响,此外,在传力杆与混凝土界面处出现了脱空现象,且脱空的截面形状和宽度取决于传力杆的截面形状;纵缝处的拉杆对路面板的最大弯沉和弯拉应力具有明显的减小作用;拉杆对板边位移的限制作用受温度变化量和基层类型的影响,还会增加混凝土板中最大拉应力。