【正文】 點：有的布置在距面板上部；有的布置在距面板 h/2 處；有的布置在面板下部；對于面板較厚的還有布置雙層鋼筋的。在實際中則通常根據(jù)經(jīng)驗確定鋼筋含量。維托(Vetter, C. P.)提出了一種解析方法，在確定縱向鋼筋配筋率時，考慮混凝土干縮應力、溫縮應力和鋼筋屈服應力，給出了最小配筋率的公式，這也是我國現(xiàn)行規(guī)范中所采用的配筋公式。實際上，縱向連續(xù)配筋的作用是約束變形，防止裂縫寬度增大，提高路面使用性能，它不分擔截面的彎拉應力，因此現(xiàn)在 CRCP 的厚度計算原則與普通混凝土路面相同 [10]。早期設計圖是由 Westerguard 分析得出，后根據(jù) AASHTO 試驗路結果，考慮荷載重復作用進行了修改。在最初的 CRCP 設計方法中，路面厚度設計和鋼筋設計是作為獨立因素分別考慮的。這些試驗路都為 CRCP 的研究提供了工程依托。1997 年在許昌境內 107 國道修筑了 l0km 的 CRCP 實體工程。在亞洲，除了日本大量鋪筑 CRCP 外,泰國也于 1988年在南北高速公路上鋪筑了 150km 的 CRCP[8]。比利時至 1975 年建成 225km 的CRCP，占機動車道總里程的 1/5 多，至 1980 年已達 500km，西班牙至 1980年已建成 80 多 km。在 19581967 年間，比利時又興建了一些 CRCP 試驗路，并于 1970 年開始，將 CRCP 廣泛應用于汽車專用公路和其它重交通道路上。據(jù)統(tǒng)計，目前美國的 CRCP 總里程已經(jīng)超過45000km[7]。到 1960年美國 CRCP 營運里程達 298km。嚴格來講，這些路以及其它建于 20 年代后期和 30 年代初期同種類型的路面還不是真正的 CRCP，而是對當時流行的鋼筋混凝土路面的一種修改，但這期間積累的許多經(jīng)驗對以后 CRCP 的發(fā)展起到了積極的推動作用。為了研究CRCP 在交通荷載作用下的性能，1938 年 Indiana 州修建了試驗路，其橫縫間距從 到 400m 不等，并且直接鋪筑在易于發(fā)生唧泥的路基上，板的斷面為厚邊式，板中厚 ，板邊厚 ，配筋率為 %～%，分別采用螺紋鋼筋和光圓鋼筋。 國內外研究概況 CRCP 的發(fā)展歷程美國是最早對 CRCP 進行研究的國家。吉林省地處東北寒冷地區(qū)，年溫差大，而且冬季氣候及其寒冷，水泥混凝土路面容易產(chǎn)生比較大的裂縫，雨水通過裂縫滲入基層，在冬季低溫下會發(fā)生凍脹現(xiàn)象，因此裂縫的存在不僅影響了行車舒適性，也容易造成路面的破壞。我國的 CRCP 剛處于試驗階段，只是在部分省市鋪筑了少量試驗路。CRCP 在國外已經(jīng)歷了 60 多年的發(fā)展歷程，美國早在二十世紀二十年代就修筑了第一條 CRCP 試驗路，到八十年代初 CRCP 已經(jīng)突破了 2 萬公里，現(xiàn)已廣泛應用于干線公路和機場道路 [6]。 CRCP 不設接縫，使基層避免了水的滲入、沖刷與侵蝕，使?jié)B水、唧泥、錯臺、脫空等病害比普通混凝土路面大大減少，因此養(yǎng)護與維修費用較低。國外曾用 APL 儀(一種光機電一體化儀器可以用來測量平整度)對不同類型混凝土路面的平整度進行對比研究，結果表明 CRCP 的平整度要遠好于普通水泥混凝土路面。由于連續(xù)配筋的約束作用，CRCP 裂縫能繼續(xù)保持緊密接觸，裂縫寬度很小，確保了荷載的傳遞，防止雨水侵入銹蝕鋼筋，因此使用效果比較理想。連續(xù)配筋混凝土路面（Continuously Reinforced Concrete Pavement），簡稱CRCP，正是這樣一種高品質的水泥混凝土路面，它在混凝土面板的適當位置配置連續(xù)的足夠數(shù)量的縱向的鋼筋，同時配置合適的橫向鋼筋，通過配筋來減小裂縫間距，使裂縫寬度減小，從而提高行車舒適性和路面使用性能。同時，接縫處成了路面的薄弱位置，在對 1010和 205 國道等多條水泥混凝土路面的調查中發(fā)現(xiàn) [1～3] ，在接縫處容易引起滲水、唧泥、錯臺、脫空等各種病害，成為混凝土板斷裂、破碎等嚴重病害的隱患。 問題的提出在我國現(xiàn)有的水泥混凝土路面中，以普通水泥混凝土路面（JCCP）為主。根據(jù)交通部公布的《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》，從 2022 年起到 2030年，國家將斥資兩萬億元，新建 萬公里高速公路，使我國高速公路里程達到 萬公里。關鍵詞：CRCP；溫度應力；有限元；配筋設計目錄第 1 章 緒論 ...............................................................1 問題的提出 ...........................................................1 國內外研究概況 .......................................................3 CRCP 的發(fā)展歷程 ...................................................3 CRCP 設計方法的發(fā)展 ...............................................4 本文主要研究內容 ......................................................5第 2 章 CRCP 溫度應力理論分析 ...............................................7 素混凝土路面板溫度應力與變形 .........................................7 地基摩阻力模型 ....................................................7 溫度應力和溫度變形 ...............................................9 連續(xù)配筋混凝土板模型 ................................................11 計算模型簡化 .....................................................12 鋼筋與混凝土間的粘結滑移本構關系 .................................13 CRCP 混凝土路面板在鋼筋和基層約束條件下溫縮力學模型 ..............14 CRCP 干縮應力 ....................................................20 小結 ...............................................................22第 3 章 CRCP 溫度應力有限元數(shù)值解 ..........................................23 連續(xù)配筋混凝土路面有限元模型 ........................................23 有限元分析軟件 ANSYS .............................................24 鋼筋混凝土結構有限元模型類型 .....................................24 本文模擬用到的單元類型介紹 .......................................26 材料的本構關系 ...................................................27 ANSYS 有限元求解 .....................................................31 ANSYS 有限元模型建立和網(wǎng)格剖分 ...................................31 加載 .............................................................32 ANSYS 求解 .......................................................33 參數(shù)影響分析 .....................................................37 小結 ...............................................................45第 4 章 CRCP 路面配筋優(yōu)化設計 ..............................................46 板厚設計 ............................................................46 設計參數(shù) ........................................................46 設計方法 ........................................................48 配筋設計 .............................................................49 鋼筋布置位置 ....................................................49 設計參數(shù) ........................................................49 設計方法 ........................................................51 配筋計算 ........................................................52 小結 ................................................................55第 5 章 結論與展望 ........................................................56 結論 ...............................................................56 展望 ...............................................................57參考文獻 ..................................................................58摘要 .......................................................................IABSTRACT .................................................................III感謝導師及作者簡介第 1 章 緒論進入 21 世紀以后，我國經(jīng)濟繼續(xù)保持快速健康增長，交通基礎設施建設蓬勃發(fā)展。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、鋼筋和混凝土的應力等的影響規(guī)律，并把得到的規(guī)律應用到 CRCP 的配筋設計中。以此為基礎，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和滑移。碩 士 學 位 論 文寒冷地區(qū)連續(xù)配筋混凝土路面溫度應力分析和配筋設計 Thermal Stress Analysis and Rebar Design On Continuously Reinforced Concrete Pavement in Cold Region 提 要CRCP 混凝土路面板在溫度發(fā)生變化時將產(chǎn)生溫度應力，由于受到鋼筋和地基摩阻力的作用，當溫度應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受溫度應力時的簡化力學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。通過有限元模型，計算鋼筋與混凝土在各個點的位移和應力，并把有限元計算結果同理論公式得到的結果進行對比，兩種結果比較吻合，說明建立的有限元模型是正確的。最后用建立的有限元模型對 CRCP 配筋設計進行了設計優(yōu)化計算，配筋計算結果顯示，在吉林省這樣的寒冷地區(qū)，CRCP 取配筋率為 ％，鋼筋直徑 20mm 是適宜的。到 2022 年底，我國高速公路通車總里程已超過 萬公里，居世界第二。水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面是我國高等級路面的最主要型式。然而由于普通水泥混凝土路面存在收縮縫和脹縫，不僅增加了施工的復雜性，而且降低了路面平整度，影響行車舒適性。因此，盡快研究適應交通運輸發(fā)展新趨勢及要求的高品質水泥混凝土路面，已成為公路科研工作者面臨的重要課題。雖然 CRCP 在施工時不設接縫，但在溫降和干縮作用下會產(chǎn)生許多隨機橫向裂縫。CRCP適用于重交通高等級道路，與普通混凝土路面相比，CRCP 具有以下優(yōu)點 [4,5]:，極