水泥混凝土路面上的接缝传荷问题

1.  问题描述
   

   某地区代表性水泥混凝土路面结构如图1所示，各部件尺寸及相应的材料属性如表1、表2所示，下面将分析有无传力杆时的混凝土路面板的受力情况。

 

                                                           图1  混凝土面板和基础及传力杆示意图

                                                                       

                                                            表1  各部件尺寸

部件                      长/m              宽/m           厚/m                        说明

面板                       5.0                  4.0             0.24

基层                       5.0                  4.0              0.3

传力杆                    0.41                  -                 -                     间距0.3m，共13根（距板边0.2m），两                                                                                                   端埋深0.2m，中端间隙0.01m

                                                        表2  各部件材料属性

部件             材料              弹性模量/MPa         泊松比                         说明

面板           混凝土                  31000                 0.15

基层          水稳碎石                 2000                  0.2

传力杆       钢材                    200000                 0.3                       截面半径0.013m

2. 无传力杆的混凝土路面受力

      （1） 等效矩形载荷：按照荷载应力等效的原则，可将双圆均布荷载换算为0.7MPa的矩形荷载，可以方便网格划分，提高网格质量。

        

                                                              图2  等效矩形荷载

       （2） 结果分析

                                                     图3  水泥混凝土板应力云图（无传力杆）

         由于没有设置传力杆，因此仅在加荷一侧产生了最大1MPa的应力，未加荷一侧中未产生任何应力。

                                                       图4  水泥混凝土板竖向位移云图（无传力杆）

        由于没有设置传力杆，因此仅在加荷一侧产生了最大0.57mm的竖向位移，未加荷一侧中未产生任何竖向位移。

3.  有传力杆的混凝土路面受力

                                               图5  水泥混凝土板应力云图（有传力杆）

                                                  图6   水泥混凝土板竖向位移云图（有传力杆）

         由于在两块水泥混凝土板间设置了传力杆，不仅在加荷一侧产生了最大0.47mm的竖向位移，在未加荷一侧也产生了最大0.45mm的竖向位移，即挠度传荷系数为0.45mm/0.47mm=0.96；同时加荷一侧的最大竖向位移为0.57mm（无传力杆）和0.47mm（有传力杆）。

4.计算相关

耗时：90s

处理器i7-8700@3.2GHz

内存：8GB

软件：Abaqus