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原文传递基于施工过程的端部非锚固定连续配筋混凝土面结构分析

论文题名：	基于施工过程的端部非锚固定连续配筋混凝土面结构分析
关键词：	连续配筋混凝土路面;非锚固式端部;结构应力;裂缝宽度;基准温度;施工过程;设计方法
摘要：	连续配筋混凝土路面(以下用英文缩写CRCP代替)由于具有承载能力高、平整度衰减慢、养护维修费用少等优点，获得了广泛的应用。根据不同的端部处理方式，可分为端部锚固式和非锚固式两种。目前对非锚固式结构的研究很有限，在设计方法上与锚固式没有严格区分，在设计中对端部均预留25mm的伸缩量，不能按使用环境和条件指导工程应用。另一方面，现行设计方法没有充分考虑施工阶段水化热峰值降温和干缩变形对结构的影响，使结构分析出现较大的误差。本文通过理论分析，构建了端部非锚固式CRCP开裂形态与结构内各参数之间的关系，提出基于施工过程的设计方法。　　结构建模时将CRCP当做一个整体，分析混凝土与钢筋之间的界面约束关系，以及混凝土和地基之间的摩擦阻力关系，利用弹性力学方法推导了CRCP结构的温缩本构方程，并求得通解。针对端部非锚固边界条件，从理论上推导结构出现任意道裂缝时的变形及应力精确解。由于计算量非常庞大，用手工对解析解进行分析讨论，研究结构开裂的规律，不太现实，因此基于Matlab软件环境，开发了用户子程序，进行数值处理，图形化输出分析结果。结合算例，分析了端部非锚固式CRCP的开裂过程，研究发现：CRCP的裂缝是分批出现的，依次从混凝土最大的应力峰值处发生，具有明显的时间序列，混凝土开裂后，裂缝间距减小，应力峰值随之降低。CRCP的温缩变化过程可以概括为，结构通过分批开裂，经过多次应力重分布，逐步释放混凝土的应力、钢筋的应力、并将较宽的裂缝弥散为大量的微小裂缝，使结构趋于稳定的状态。　　根据钢筋混凝土结构研究归纳的几种裂缝宽度分析理论，结合试验观测，总结了裂缝宽度在厚度方向的分布规律，据此提出钢筋在板内的布置层位。　　通过总结混凝土从塑性到弹性的变化过程中，其抗拉强度、弹性模量、应力松弛系数、热膨胀系数的演变规律，利用增量叠加法分析了结构在施工阶段散热降温引起的结构内应力，以及混凝土干缩变形引起的结构内应力。根据结构零应力状态的特性，利用等价原理，提出了结构基准温度的计算方法。　　结合具体算例，分析了结构纵向配筋率、横向配筋率、纵向钢筋布置方式、板底约束、降温幅值、混凝土弹性模量、板体厚度以及混凝土抗拉强度对CRCP开裂形态的影响规律。分析了导致CRCP非均匀开裂的几个主要因素并提出应对措施和建议。　　通过总结CRCP的损坏形式，以平均裂缝间距、缝宽、钢筋应力等三项指标作为设计指标，其极限准则分别为：平均裂缝间距不大于1.8m；裂缝平均宽度不大于1mm；钢筋所承受的拉应力不超过其屈服强度。利用研究得到的结构分析子程序，提出了一种基于施工过程的CRCP设计新方法。
作者：	罗翥
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	付智
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文