連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法，基于連續(xù)配筋混凝土路面位移計算公式與干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關系式，計算得出干縮應變、溫縮系數(shù)的容許值，彌補了目前連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值確定方法的空白；本發(fā)明干將縮應變、溫縮系數(shù)的容許值確定以后，可用于指導連續(xù)配筋混凝土路面結構設計和混凝土材料組成設計，可保證連續(xù)配筋混凝土的裂縫寬度小于容許值，從而對連續(xù)配筋混凝土路面的沖斷數(shù)進行了控制；本發(fā)明步驟簡單、公式明確、思路明晰、計算精度較高。
【專利說明】
連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于連續(xù)配筋混凝土路面領域，具體涉及一種連續(xù)配筋混凝土干縮應變和 溫縮系數(shù)容許值的確定方法。
【背景技術】
[0002] 連續(xù)配筋混凝土路面（簡稱CRCP)在縱向配置連續(xù)的鋼筋，不設接縫，具有整體性 好、行車平順舒適、使用壽命長、養(yǎng)護費用少、全壽命周期、經(jīng)濟效益合理等特點，適用于高 等級公路以及重載公路，近年來在國內(nèi)外得到了廣泛應用。
[0003] 沖斷是連續(xù)配筋混凝土路面的最主要病害。它指兩個間距很?。ㄐ∮?.6m)的橫向 裂縫與短的縱向裂縫和路面邊緣(或縱向接縫)所圍成的面積及剝落、破碎等嚴重的?'型 裂縫。沖斷破壞造成了路面板的承載力下降，影響行車舒適性，嚴重時甚至需要對路面板進 行重建。
[0004] 裂縫寬度和沖斷在路面設計年限內(nèi)的發(fā)展基本呈線性相關關系。在車輛荷載作用 下，裂縫越寬，裂縫處的傳荷能力越小，混凝土路面中的拉應力越大，沖斷越多。同時，控制 連續(xù)配筋混凝土的干縮應變和溫縮系數(shù)是控制裂縫寬度的關鍵。干縮應變或溫縮系數(shù)越 大，裂縫寬度越大。因此，控制連續(xù)配筋混凝土的干縮應變和溫縮系數(shù)不過大，可以有效控 制沖斷的發(fā)展。但是，目前尚缺乏混凝土的干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的定量的確定方法， 故不能依據(jù)該容許值對于連續(xù)配筋混凝土的組成進行優(yōu)化設計，無法控制CRCP的裂縫寬度 和沖斷數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù) 容許值的確定方法，保證連續(xù)配筋混凝土的裂縫寬度小于容許值，對連續(xù)配筋混凝土路面 的沖斷數(shù)進行控制。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明包括以下步驟：
[0007] 步驟一，確定連續(xù)配筋混凝土路面基本參數(shù)的取值；
[0008] 步驟二，確定裂縫寬度的容許值；
[0009] 步驟三，確定干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關系式；
[0010] 步驟四，確定連續(xù)配筋混凝土路面的位移值；
[0011] 步驟五，根據(jù)裂縫寬度容許值，確定路面最大位移，路面最大位移為裂縫寬度容許 值的一半；
[0012] 步驟六，將干縮應變和溫縮系數(shù)之間關系式代入路面位移計算公式；
[0013] 步驟七，根據(jù)路面最大位移反算出溫縮系數(shù)；
[0014] 步驟八，根據(jù)干縮應變和溫縮系數(shù)之間關系式，確定干縮應變。
[0015] 所述步驟一中，連續(xù)配筋混凝土路面基本參數(shù)包括混凝土彈性模量、鋼筋彈性模 量、鋼筋直徑、縱向鋼筋間距、鋼筋溫縮系數(shù)、鋼筋與混凝土間的粘結剛度系數(shù)、基層與面層 間的摩阻力系數(shù)、溫度下降、裂縫間距、鋼筋橫截面積、混凝土面積。
[0016] 所述步驟二中，裂縫寬度容許值為0.5mm。
[0017] 所述干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關系式為：
[0018] esh= 158.004+35.419α〇
[0019] 式中，ac-混凝土溫縮系數(shù)(l〇-6/°C ); esh-混凝土干縮應變(10-6)。
[0020] 所述步驟四中，連續(xù)配筋混凝土路面的位移值的計算方法如下：
[0033]式中：Ec為混凝土彈性模量，單位為Pa; Es為鋼筋彈性模量，單位為Pa; ds為鋼筋直 徑，單位為m;b為縱向鋼筋間距，單位為m;ac為混凝土溫縮系數(shù)，單位為10-6/°C ;知為鋼筋溫 縮系數(shù)，單位為l〇_6/°C;ks為鋼筋與混凝土間的粘結剛度系數(shù)，單位為Pa/m;k。為基層與面 層間的摩阻力系數(shù)，單位為Pa/m; ΔΤ為溫度下降，單位為°C;esh為混凝土干縮應變，單位為 10 一6; L為裂縫間距，單位為m; As為鋼筋橫截面積，單位為m2; A。為混凝土面積，單位為m2。 [0034] 所述步驟五中混凝土最大位移μ。| X=L為裂縫寬度的一半，即μ。| X=L = 0.25mm。
[0035] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0036] 本發(fā)明基于連續(xù)配筋混凝土路面位移計算公式與干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關 系式，計算得出干縮應變、溫縮系數(shù)的容許值，彌補了目前連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮 系數(shù)容許值確定方法的空白；本發(fā)明干將縮應變、溫縮系數(shù)的容許值確定以后，可用于指導 連續(xù)配筋混凝土路面結構設計和混凝土材料組成設計，可保證連續(xù)配筋混凝土的裂縫寬度 小于容許值，從而對連續(xù)配筋混凝土路面的沖斷數(shù)進行了控制；.本發(fā)明步驟簡單、公式明 確、思路明晰、計算精度較高。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面集合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0039]參見圖1，本發(fā)明包括以下步驟：
[0040]步驟一、連續(xù)配筋混凝土路面基本參數(shù)的取值：
[0041 ]即確定混凝土彈性模量Ec = 3 X 101QPa、鋼筋彈性模量Es = 2 X 10nPa、鋼筋直徑ds =0.016m、縱向鋼筋間距b = 0.12m、鋼筋溫縮系數(shù)as = 9 X 10-6/°C、鋼筋與混凝土間的粘結 剛度系數(shù)ks = 3X101()Pa/m、基層與面層間的摩阻力系數(shù)1 = 5\10如/!11、溫度下降/^ = 30 °C、裂縫間距L = 1 · 5m、鋼筋橫截面積As = 2 · 01 X 10-4m2、混凝土面積A。= 0 · 0288m2。
[0042]步驟二、裂縫寬度容許值的確定：
[0043] 綜合參考我國規(guī)范和AASHT0 2002設計指南，裂縫寬度容許值為0.5mm。
[0044] 步驟三、干縮應變和溫縮系數(shù)之間關系式的確定：
[0045] 干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關系式為(1):
[0046] esh= 158.004+35.419ac (1)
[0047] 式中：ac-混凝土溫縮系數(shù)（1(T6/°C ); esh-混凝土干縮應變（10-6)。
[0048] 步驟四、路面位移計算公式的確定；
[0049] 連續(xù)配筋混凝土路面位移計算公式為(2):

[0062] 式中：E。為混凝土彈性模量，單位為Pa; Es為鋼筋彈性模量，單位為Pa; ds為鋼筋直 徑，單位為m;b為縱向鋼筋間距，單位為m;ac為混凝土溫縮系數(shù)，單位為10- 6/°C ;知為鋼筋溫 縮系數(shù)，單位為l〇_6/°C;ks為鋼筋與混凝土間的粘結剛度系數(shù)，單位為Pa/m;k。為基層與面 層間的摩阻力系數(shù)，單位為Pa/m; ΔΤ為溫度下降，單位為°C;esh為混凝土干縮應變，單位為 10 一6; L為裂縫間距，單位為m; As為鋼筋橫截面積，單位為m2; A。為混凝土面積，單位為m2。
[0063] 步驟五、干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定，過程如下：
[0064] 501.確定路面最大位移，它為裂縫寬度容許值的一半；
[0065] 其中，混凝土最大位移μ。| x=l為裂縫寬度的一半，即μ。| x=l = 0.25mm;
[0066] 將K |X=L = 0.25mm代入連續(xù)配筋混凝土路面位移計算公式(2)中，得到結果為30ac +esh<39;
[0067] 502.將干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關系式(1)代入路面位移計算公式(2);
[0068] 503.根據(jù)路面最大位移反算出溫縮系數(shù)；
[0069]其中，得出連續(xù)配筋混凝土溫縮系數(shù)容許值為知彡3.546(10_6/°(：);
[0070] 504.根據(jù)干縮應變和溫縮系數(shù)之間關系式（1)，確定干縮應變；
[0071] 其中，得出連續(xù)配筋混凝土干縮應變?nèi)菰S值為esh彡283.6( ΚΓ6)。
[0072]即連續(xù)配筋混凝土干縮應變esh<283.6(l(T6)，連續(xù)配筋混凝土溫縮系數(shù)a c< 3.546(10-6/。〇。
【主權項】
1. 連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟一，確定連續(xù)配筋混凝土路面基本參數(shù)的取值； 步驟二，確定裂縫寬度的容許值； 步驟三，確定干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關系式； 步驟四，確定連續(xù)配筋混凝土路面的位移值； 步驟五，根據(jù)裂縫寬度容許值，確定路面最大位移，路面最大位移為裂縫寬度容許值的 一半； 步驟六，將干縮應變和溫縮系數(shù)之間關系式代入路面位移計算公式； 步驟七，根據(jù)路面最大位移反算出溫縮系數(shù)； 步驟八，根據(jù)干縮應變和溫縮系數(shù)之間關系式，確定干縮應變。2. 根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法，其 特征在于，所述步驟一中，連續(xù)配筋混凝土路面基本參數(shù)包括混凝土彈性模量、鋼筋彈性模 量、鋼筋直徑、縱向鋼筋間距、鋼筋溫縮系數(shù)、鋼筋與混凝土間的粘結剛度系數(shù)、基層與面層 間的摩阻力系數(shù)、溫度下降、裂縫間距、鋼筋橫截面積、混凝土面積。3. 根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法，其 特征在于，所述步驟二中，裂縫寬度容許值為0.5mm。4. 根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法，其 特征在于，所述干縮應變和溫縮系數(shù)之間的關系式為： esh= 158.004+35.419α〇 式中，etc-混凝土溫縮系數(shù)（1(T6/°C); esh-混凝土干縮應變(10-6)。5. 根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法，其 特征在于，所述步驟四中，連續(xù)配筋混凝土路面的位移值的計算方法如下：Γ4 = ~Γ3;式中：E。為混凝土彈性模量，單位為Pa; Es為鋼筋彈性模量，單位為Pa; ds為鋼筋直徑，單 位為m; b為縱向鋼筋間距，單位為m; ac為混凝土溫縮系數(shù)，單位為1(T6/°C ; as為鋼筋溫縮系 數(shù)，單位為l〇_6/°C;ks為鋼筋與混凝土間的粘結剛度系數(shù)，單位為Pa/m;k。為基層與面層間 的摩阻力系數(shù)，單位為Pa/m;AT為溫度下降，單位為°C;e sh為混凝土干縮應變，單位為10 一6; L為裂縫間距，單位為m; As為鋼筋橫截面積，單位為m2; Ac為混凝土面積，單位為m2。6.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)配筋混凝土干縮應變和溫縮系數(shù)容許值的確定方法，其 特征在于，所述步驟五中混凝土最大位移μ。I x=l為裂縫寬度的一半，即μ。I x=l = 〇 . 25mm。
【文檔編號】E01C7/14GK105862540SQ201610255582
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】張洪亮, 余進洋, 何磊磊, 張永平, 蘇曼曼
【申請人】長安大學