双层连续配筋水泥混凝土路面水平裂缝产生机理研究

发布时间：2020-10-15 08:53

　　 连续配筋水泥混凝土路面(简称CRCP)在被运用于交通量繁重和重型荷载路段时,其经济性和耐久性都有合理的保障。目前,由于对CRCP新型病害水平裂缝破坏形式及产生机理认识不足,常将其归咎于冲断破坏中,致使设计研究阶段出现偏差。本文从CRCP早期横向开裂、服役期横向开裂、水平裂缝开展的三个裂缝发展阶段分析了裂缝的产生和发展过程。通过实测双层CRCP早期历史温度,建立早期混凝土横向开裂计算模型,为早期混凝土横向开裂提供计算依据及施工建议;实测CRCP在车辆荷载作用下的动态响应,选择混凝土弹塑性本构,标定动态响应模型,并初步模拟分析了各因素对CRCP横向开裂的影响;模拟分析了不同初始横向裂缝的开展形式,当降温幅度和车辆荷载的增加会加剧横向裂缝的开展,当裂缝开展至钢筋层时钢筋会分担大量的纵向拉应力,同时钢筋层附近的混凝土也出现拉应力集中现象;提出基于水平裂缝的破坏机理的计算模型,敏感性分析结果表明钢筋混凝土粘结滑移本构是引起CRCP水平开裂的拉应力的主要来源,控制横向裂缝宽度能大大降低水平裂缝产生的风险,高弹模、低线膨胀系数的混凝土材料、钢筋双层布置且下层钢筋适当下移、良好的基面层粘结状况、不过宽或过窄的横向裂缝间距有利于减少水平裂缝的发生;分别模拟了在温度和车辆荷载作用下,CRCP钢筋层附近的混凝土存在初始裂纹后,水平裂缝的后续开展过程。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U416.216
【部分图文】：

图 1-1 得克萨斯州冲断病害分类[1]看出，CRCP 存在明显区别于冲断的病害，即水平裂缝。水平RCP 横向裂缝有关，但不同于冲断产生机理的整块路面板断主要是钢筋层附近的混凝土沿钢筋网发展的水平断层式破坏完好。正确区别冲断破坏与水平裂缝破坏，对于后续提出水平工质量控制和进行路面补修有着重要的意义。，我国交通量增长迅猛，交通荷载极重，CRCP 能够承受频繁稳定性和水稳定性良好，使用寿命长。可以说，CRCP 是现有适宜于重载交通的路面结构形式，经济效益最好。我国 CRC未大范围修筑，一方面是由于我国高速公路飞速发展时期钢产P 造价昂贵，另一方面是缺乏相应的设计规范和施工规范。随轮载重和交通量逐年递增，在缺乏实际经验和相关技术指导直接用来解决沥青路面和接缝混凝土路面无法承受的极重载工经验的不足，CRCP 在铺筑和服役过程中暴露了许多设计上

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论CP 收缩情况，出现密而细的横向裂缝[14]。等在进行路面调查时发现，部分横向裂缝出现在模拟结果表明在路面上施加均匀分布的压应力时现象导致横向裂缝沿横向钢筋发展，证明了横向相关性[15]。2015 年，Choi 等统计了夏季施工的筋附近的数量占 73.4%，如图 1-2 所示，现场试，早期在垂直方向混凝土压缩变形量大，由于横周围混凝土在干缩和负温度梯度的作用下沿横；当足够的沿横向钢筋开裂的横向裂缝出现后，后期横向裂缝将会随机出现而不是一直沿横向钢

图 1-3 钢筋劈裂失效示意图[29]试验结果表明钢筋混凝土的粘结强度受水灰比的影响显著，28 天抗剪强验结果显示，水灰比（试验用量为 0.4、0.45、0.5）越低，钢筋混凝土的粘度越高；对腐蚀和未腐蚀的钢筋进行拉拔试验，10d 和 28d 数据表明浇筑过，钢筋温度从 14℉增加至 252℉，拉拔荷载的峰值减小[30]。（4）施工条件施工时的温度和养护条件是早期 CRCP 横向开裂的重要影响因素，适宜的和湿度是 CRCP 施工的必要条件。一般施工时温度越高，湿度越小，混凝土开裂的裂缝越多，裂缝宽度越大[31][32]。通过在夏季施工（平均气温 30.5℃）RCP 中埋置钢筋应变计，测量出双层 CRCP 早期钢筋应力在裂缝出现后急剧，纵向钢筋受力远大于横向钢筋，冬季产生翘曲应力后，实测上层纵向钢筋大于下层纵向钢筋，达到钢筋屈服应力的 50%[33]。高温天气铺筑 CRCP 时，取对对基层洒水降温、夜间施工等方法降低施工时 CRCP 的温度，应对夏
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本文编号：2841957