寒冷地區(qū)連續(xù)配筋混凝土路面溫度應(yīng)力分析和配筋設(shè)計.doc
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寒冷地區(qū)連續(xù)配筋混凝土路面溫度應(yīng)力分析和配筋設(shè)計,73頁共計26473字摘要crcp混凝土路面板在溫度發(fā)生變化時將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，由于受到鋼筋和地基摩阻力的作用，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土產(chǎn)生裂縫，而由于鋼筋的約束作用，將減小路面板的裂縫寬度。本文主要對crcp受溫度應(yīng)力時的簡化力學(xué)模型進行了分析研究，通過對比考慮地基摩阻力與不考慮地基摩阻力的計算結(jié)果...
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摘要
CRCP混凝土路面板在溫度發(fā)生變化時將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，由于受到鋼筋和地基摩阻力的作用，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土產(chǎn)生裂縫，而由于鋼筋的約束作用，將減小路面板的裂縫寬度。本文主要對CRCP受溫度應(yīng)力時的簡化力學(xué)模型進行了分析研究，通過對比考慮地基摩阻力與不考慮地基摩阻力的計算結(jié)果，可以看出地基摩阻力對CRCP的影響很小，在實際中可以不考慮地基摩阻力。以此為基礎(chǔ)，建立不考慮地基摩阻力的ANSYS有限元模型，在有限元模型中，用SOLID65單元來模擬混凝土， LINK8單元來模擬鋼筋， 0長度的COMBIN14單元(彈簧單元)來模擬鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)和滑移。通過有限元模型，計算鋼筋與混凝土在各個點的位移和應(yīng)力，并把有限元計算結(jié)果同理論公式得到的結(jié)果進行對比，兩種結(jié)果比較吻合，說明建立的有限元模型是正確的。用建立的有限元模型分析了裂縫間距、鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)剛度系數(shù)、配筋率、材料線膨脹系數(shù)等參數(shù)變化對裂縫寬度、鋼筋和混凝土的應(yīng)力等的影響規(guī)律，并把得到的規(guī)律應(yīng)用到CRCP的配筋設(shè)計中。最后用建立的有限元模型對CRCP配筋設(shè)計進行了設(shè)計優(yōu)化計算，配筋計算結(jié)果顯示，在吉林省這樣的寒冷地區(qū)，CRCP取配筋率為0.7％，鋼筋直徑20mm是適宜的。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 問題的提出 1
1.2 國內(nèi)外研究概況 3
1.2.1 CRCP的發(fā)展歷程 3
1.2.2 CRCP設(shè)計方法的發(fā)展 4
1.3本文主要研究內(nèi)容 5
第2章 CRCP溫度應(yīng)力理論分析 7
2.1 素混凝土路面板溫度應(yīng)力與變形 7
2.1.1地基摩阻力模型 7
2.1.2 溫度應(yīng)力和溫度變形 9
2.2 連續(xù)配筋混凝土板模型 11
2.2.1計算模型簡化 12
2.2.2鋼筋與混凝土間的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系 13
2.2.3 CRCP混凝土路面板在鋼筋和基層約束條件下溫縮力學(xué)模型 14
2.2.4 CRCP干縮應(yīng)力 20
2.3 小結(jié) 22
第3章 CRCP溫度應(yīng)力有限元數(shù)值解 23
3.1 連續(xù)配筋混凝土路面有限元模型 23
3.1.1有限元分析軟件ANSYS 24
3.1.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元模型類型 24
3.1.3本文模擬用到的單元類型介紹 26
3.1.4材料的本構(gòu)關(guān)系 27
3.2 ANSYS有限元求解 31
3.2.1 ANSYS有限元模型建立和網(wǎng)格剖分 31
3.2.2加載 32
3.2.3 ANSYS求解 33
3.2.4參數(shù)影響分析 37
3.3 小結(jié) 45
第4章 CRCP路面配筋優(yōu)化設(shè)計 46
4.1 板厚設(shè)計 46
4.1.1 設(shè)計參數(shù) 46
4.1.2 設(shè)計方法 48
4.2配筋設(shè)計 49
4.2.1 鋼筋布置位置 49
4.2.2 設(shè)計參數(shù) 49
4.2.3 設(shè)計方法 51
4.2.4 配筋計算 52
4.3 小結(jié) 55
第5章 結(jié)論與展望 56
5.1 結(jié)論 56
5.2 展望 57
參考文獻 58
摘要 I
ABSTRACT III
感謝
導(dǎo)師及作者簡介
關(guān)鍵詞：CRCP；溫度應(yīng)力；有限元；配筋設(shè)計
參考文獻
[1] 胡長順，王秉綱等，河南省水泥混凝土路面維修技術(shù)研究,河南省交通廳公路管理局，西安公路交通大學(xué)，1998
[2] 胡長順，曹景民等，舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層修筑技術(shù)研究,山東省濟寧市公路局，西安公路交通大學(xué)，1998
[3] 劉悅，舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層溫度應(yīng)力分析,西安公路交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2000
[4] 周志剛，張起森，連續(xù)式配筋混凝土路面研究綜述.長沙交通學(xué)院學(xué)報，2000，16(3)，23－27
[5] 劉朝暉，李宇峙，連續(xù)配筋混凝土路面應(yīng)用技術(shù)，廣東公路交通，2003增刊(81),21-30
[6] 曹東偉, 連續(xù)配筋混凝土路面結(jié)構(gòu)研究,長安大學(xué)博士學(xué)位論文,2001.
[7] ERS Consultants.Summary of CRCP Design and Construction Practices in the U.S.Concrete Reinforcing Steel Institute,2003
[8] 張映雪譯，南北高速公路－連續(xù)配筋混凝土路面,國外公路,1998,18(4),28-31
[9] 劉朝暉，李宇峙，蘇紀(jì)開，汪曉天，國道325線恩平東段一級公路連續(xù)配筋混凝土試驗路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，廣東公路交通，2003增刊(81),13－16.
[10] B.F.McCullough,連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計、施工、養(yǎng)護標(biāo)準(zhǔn),交通部公路規(guī)劃設(shè)計院譯，1985
[11] 鄧學(xué)鈞，黃曉明，路面設(shè)計原理與方法,人民交通出版社，2001
[12] 黃仰賢，路面分析與設(shè)計,人民交通出版社，1998
[13] J.M.格雷戈里，連續(xù)配筋混凝土路面，交通公路規(guī)劃設(shè)計院譯，1986
[14] 王鐵夢，建筑物的裂縫控制，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987
[15] 錢家歡，殷宗澤，土工原理與計算，中國水利水電出版杜，1996
[16] 殷宗澤，朱泓等，土與結(jié)構(gòu)材料接觸面的變形及數(shù)學(xué)模擬，巖土工程學(xué)報，Vol.16.1994.5
[17] 鄧學(xué)鈞，陳榮生，剛性路面設(shè)計，人民交通出版社，2005
[18] Nilson A.H. Non-linear Analysis of Reinforced Concrete by the Finite Element Method. ACI Journel.Vol.65,No.9,1968.
[19] Houde J. Study of Force-Displacement Relation-ships for the Finite Element Analysis of Reinforced Concrete. Department of Civil Engineering and Applied Mechanics. McGill University, 1973.12
[20] 滕智明，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力[R].1978.
[21] 徐有鄰，變形鋼筋－混凝土粘結(jié)錨固性能的試驗研究,清華大學(xué)博士學(xué)位論文，1990
[22] 王秉綱 鄧學(xué)鈞，路面應(yīng)力數(shù)值計算,人民交通出版社.1992
[23] 王勖成，邵敏，有限單元法基本原理和數(shù)值方法，清華大學(xué)出版社,1997.
[24] 李皓月，周田棚，劉相新，ANSYS工程計算應(yīng)用教程，中國鐵道出版社，2003.
[25] 朱伯芳.有限單元法原理與應(yīng)用.水利電力出版社,1979.
[26] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，中華人民共和國建設(shè)部, 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.2002
[27] FHWA Technical Advisory.T5080.14.June,1990
[28] 陳志良, 連續(xù)配筋混凝土路面收縮開裂分析，長沙交通學(xué)院碩士學(xué)位論文，2003
[29] 姚祖康，朱以敬，道路路面工程，中國建筑工業(yè)出版社，1984
[30] 謝軍，查旭東，連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計指南, 國外公路,2000,20(5),4-7
[31] 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范, 人民交通出版社,2002
[32] 周志剛，李宇峙，氣溫和交通荷載對低溫縮裂的影響,長沙交通學(xué)院學(xué)報，Vol.12.No.1,1996
[33] R.L.Duncan，S.D.Tayabji，J.L.Rice，Design of Continuously Reinforced Concrete Pavement for Airport，ACI Structural,1989.12
[34] Kadiyaia Subrahmanya M,Zollinger Dan G.Analysis of CRC Pavement Under
Moisure、Temperature and Creep Effects. 5th International Conference on Concrete Pavement Design&Rehabilitation：p211-234 Purdue university, April20-22,1995.
[35] 陳鋒鋒，黃曉明，張軍輝，連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計和施工方法的研究，華中科技大學(xué)學(xué)報(城市科學(xué)版)，2005，22(1),49-53
[36] 楊鴻，孫中閣，連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計應(yīng)用，城市道橋與防洪，2004，9，35-38
摘要
CRCP混凝土路面板在溫度發(fā)生變化時將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，由于受到鋼筋和地基摩阻力的作用，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土產(chǎn)生裂縫，而由于鋼筋的約束作用，將減小路面板的裂縫寬度。本文主要對CRCP受溫度應(yīng)力時的簡化力學(xué)模型進行了分析研究，通過對比考慮地基摩阻力與不考慮地基摩阻力的計算結(jié)果，可以看出地基摩阻力對CRCP的影響很小，在實際中可以不考慮地基摩阻力。以此為基礎(chǔ)，建立不考慮地基摩阻力的ANSYS有限元模型，在有限元模型中，用SOLID65單元來模擬混凝土， LINK8單元來模擬鋼筋， 0長度的COMBIN14單元(彈簧單元)來模擬鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)和滑移。通過有限元模型，計算鋼筋與混凝土在各個點的位移和應(yīng)力，并把有限元計算結(jié)果同理論公式得到的結(jié)果進行對比，兩種結(jié)果比較吻合，說明建立的有限元模型是正確的。用建立的有限元模型分析了裂縫間距、鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)剛度系數(shù)、配筋率、材料線膨脹系數(shù)等參數(shù)變化對裂縫寬度、鋼筋和混凝土的應(yīng)力等的影響規(guī)律，并把得到的規(guī)律應(yīng)用到CRCP的配筋設(shè)計中。最后用建立的有限元模型對CRCP配筋設(shè)計進行了設(shè)計優(yōu)化計算，配筋計算結(jié)果顯示，在吉林省這樣的寒冷地區(qū)，CRCP取配筋率為0.7％，鋼筋直徑20mm是適宜的。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 問題的提出 1
1.2 國內(nèi)外研究概況 3
1.2.1 CRCP的發(fā)展歷程 3
1.2.2 CRCP設(shè)計方法的發(fā)展 4
1.3本文主要研究內(nèi)容 5
第2章 CRCP溫度應(yīng)力理論分析 7
2.1 素混凝土路面板溫度應(yīng)力與變形 7
2.1.1地基摩阻力模型 7
2.1.2 溫度應(yīng)力和溫度變形 9
2.2 連續(xù)配筋混凝土板模型 11
2.2.1計算模型簡化 12
2.2.2鋼筋與混凝土間的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系 13
2.2.3 CRCP混凝土路面板在鋼筋和基層約束條件下溫縮力學(xué)模型 14
2.2.4 CRCP干縮應(yīng)力 20
2.3 小結(jié) 22
第3章 CRCP溫度應(yīng)力有限元數(shù)值解 23
3.1 連續(xù)配筋混凝土路面有限元模型 23
3.1.1有限元分析軟件ANSYS 24
3.1.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元模型類型 24
3.1.3本文模擬用到的單元類型介紹 26
3.1.4材料的本構(gòu)關(guān)系 27
3.2 ANSYS有限元求解 31
3.2.1 ANSYS有限元模型建立和網(wǎng)格剖分 31
3.2.2加載 32
3.2.3 ANSYS求解 33
3.2.4參數(shù)影響分析 37
3.3 小結(jié) 45
第4章 CRCP路面配筋優(yōu)化設(shè)計 46
4.1 板厚設(shè)計 46
4.1.1 設(shè)計參數(shù) 46
4.1.2 設(shè)計方法 48
4.2配筋設(shè)計 49
4.2.1 鋼筋布置位置 49
4.2.2 設(shè)計參數(shù) 49
4.2.3 設(shè)計方法 51
4.2.4 配筋計算 52
4.3 小結(jié) 55
第5章 結(jié)論與展望 56
5.1 結(jié)論 56
5.2 展望 57
參考文獻 58
摘要 I
ABSTRACT III
感謝
導(dǎo)師及作者簡介
關(guān)鍵詞：CRCP；溫度應(yīng)力；有限元；配筋設(shè)計
參考文獻
[1] 胡長順，王秉綱等，河南省水泥混凝土路面維修技術(shù)研究,河南省交通廳公路管理局，西安公路交通大學(xué)，1998
[2] 胡長順，曹景民等，舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層修筑技術(shù)研究,山東省濟寧市公路局，西安公路交通大學(xué)，1998
[3] 劉悅，舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層溫度應(yīng)力分析,西安公路交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2000
[4] 周志剛，張起森，連續(xù)式配筋混凝土路面研究綜述.長沙交通學(xué)院學(xué)報，2000，16(3)，23－27
[5] 劉朝暉，李宇峙，連續(xù)配筋混凝土路面應(yīng)用技術(shù)，廣東公路交通，2003增刊(81),21-30
[6] 曹東偉, 連續(xù)配筋混凝土路面結(jié)構(gòu)研究,長安大學(xué)博士學(xué)位論文,2001.
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[9] 劉朝暉，李宇峙，蘇紀(jì)開，汪曉天，國道325線恩平東段一級公路連續(xù)配筋混凝土試驗路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，廣東公路交通，2003增刊(81),13－16.
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[13] J.M.格雷戈里，連續(xù)配筋混凝土路面，交通公路規(guī)劃設(shè)計院譯，1986
[14] 王鐵夢，建筑物的裂縫控制，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987
[15] 錢家歡，殷宗澤，土工原理與計算，中國水利水電出版杜，1996
[16] 殷宗澤，朱泓等，土與結(jié)構(gòu)材料接觸面的變形及數(shù)學(xué)模擬，巖土工程學(xué)報，Vol.16.1994.5
[17] 鄧學(xué)鈞，陳榮生，剛性路面設(shè)計，人民交通出版社，2005
[18] Nilson A.H. Non-linear Analysis of Reinforced Concrete by the Finite Element Method. ACI Journel.Vol.65,No.9,1968.
[19] Houde J. Study of Force-Displacement Relation-ships for the Finite Element Analysis of Reinforced Concrete. Department of Civil Engineering and Applied Mechanics. McGill University, 1973.12
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[21] 徐有鄰，變形鋼筋－混凝土粘結(jié)錨固性能的試驗研究,清華大學(xué)博士學(xué)位論文，1990
[22] 王秉綱 鄧學(xué)鈞，路面應(yīng)力數(shù)值計算,人民交通出版社.1992
[23] 王勖成，邵敏，有限單元法基本原理和數(shù)值方法，清華大學(xué)出版社,1997.
[24] 李皓月，周田棚，劉相新，ANSYS工程計算應(yīng)用教程，中國鐵道出版社，2003.
[25] 朱伯芳.有限單元法原理與應(yīng)用.水利電力出版社,1979.
[26] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，中華人民共和國建設(shè)部, 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.2002
[27] FHWA Technical Advisory.T5080.14.June,1990
[28] 陳志良, 連續(xù)配筋混凝土路面收縮開裂分析，長沙交通學(xué)院碩士學(xué)位論文，2003
[29] 姚祖康，朱以敬，道路路面工程，中國建筑工業(yè)出版社，1984
[30] 謝軍，查旭東，連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計指南, 國外公路,2000,20(5),4-7
[31] 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范, 人民交通出版社,2002
[32] 周志剛，李宇峙，氣溫和交通荷載對低溫縮裂的影響,長沙交通學(xué)院學(xué)報，Vol.12.No.1,1996
[33] R.L.Duncan，S.D.Tayabji，J.L.Rice，Design of Continuously Reinforced Concrete Pavement for Airport，ACI Structural,1989.12
[34] Kadiyaia Subrahmanya M,Zollinger Dan G.Analysis of CRC Pavement Under
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[35] 陳鋒鋒，黃曉明，張軍輝，連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計和施工方法的研究，華中科技大學(xué)學(xué)報(城市科學(xué)版)，2005，22(1),49-53
[36] 楊鴻，孫中閣，連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計應(yīng)用，城市道橋與防洪，2004，9，35-38
