斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面研究.pdf

1、普通水泥混凝土路面(PCCP)具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、造價(jià)適中、夜間行車可視性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是由于PCCP設(shè)置接縫過多，接縫處極易破壞，造成病害。預(yù)應(yīng)力混凝土路面可采用很少的橫向接縫達(dá)到表面平整、行車舒適的要求，但是傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土路面預(yù)應(yīng)力筋縱向布置，不會(huì)產(chǎn)生橫向預(yù)應(yīng)力，在荷載作用下，仍有可能產(chǎn)生縱向裂縫，本文提出的斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面(Cross-tensionedPrestressedConcretePavement，簡

2、稱CPCP)充分利用混凝土的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特性，預(yù)先在其工作截面上施加斜向預(yù)應(yīng)力，使板內(nèi)產(chǎn)生縱向和橫向兩個(gè)方向的壓應(yīng)力，由此大大提高混凝土路面的承載能力，減少橫向接縫，消除縱向裂縫，提高了行車舒適性和路面耐久性。目前，斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面研究在國內(nèi)外尚屬空白。本文對(duì)斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面進(jìn)行了如下較為系統(tǒng)深入的研究。
　　 1.首先根據(jù)斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面構(gòu)成，基于ANSYS三維有限元法，分別建立了混凝土板、斜向預(yù)應(yīng)力筋

3、、地基有限元模型，提出了斜向預(yù)應(yīng)力筋等效模型和符合斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面工作狀況的板底接觸模型。
　　 2.基于斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面力學(xué)模型，對(duì)斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面進(jìn)行數(shù)值模擬，通過有限元模擬和理論分析，預(yù)估了預(yù)應(yīng)力施加階段和使用階段的各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失，系統(tǒng)分析了預(yù)應(yīng)力作用位置、板底摩擦系數(shù)、板厚、預(yù)應(yīng)力筋布設(shè)角度、間距以及直徑大小對(duì)路面板應(yīng)力的影響，研究了預(yù)應(yīng)力施加后板底應(yīng)力分布，通過錨固區(qū)應(yīng)力分析，進(jìn)行了配筋設(shè)計(jì)，確定了合理的張

4、拉順序。
　　 3.基于有限元分析，通過室內(nèi)足尺模型試驗(yàn)，對(duì)斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面的施工工藝、預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中路面板應(yīng)力分布及板的位移變化、施加荷載后路面板應(yīng)力變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，施加預(yù)應(yīng)力后板內(nèi)應(yīng)力分布與理論值基本吻合。試驗(yàn)證明斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面技術(shù)的可行性。
　　 4.對(duì)斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面使用階段的荷載應(yīng)力、溫度應(yīng)力進(jìn)行研究，深入系統(tǒng)研究各參數(shù)對(duì)斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面應(yīng)力的影響規(guī)律，為路面設(shè)計(jì)和施工提供了理論

5、依據(jù)。
　　 5.基于理論分析和室內(nèi)足尺模型試驗(yàn)，鋪筑了國際上首條斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面實(shí)體工程試驗(yàn)路，提出一整套施工工藝、施工流程，并對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行了觀測。測試結(jié)果以及竣工后的使用情況表明，試驗(yàn)路達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工方法可行。
　　 6.采用壽命周期費(fèi)用分析方法，評(píng)價(jià)了斜向預(yù)應(yīng)力混凝土路面、鋼纖維混凝土路面和普通混凝土路面的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，斜向預(yù)應(yīng)力混混凝土路面較其他兩種路面使用壽命長，可在較長時(shí)間內(nèi)保持良