水泥混凝土路面填缝材料拉伸变形力学分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3期(总第165期)华东公路No．3(TotalNo．165)2007年6月20日EASTCHINAHIGHWAYJune2007文章编号：1001—7291(2007)03—0033—03文献标识码：B水泥混凝土路面填缝材料拉伸变形力学分析谈俊卿。卢海筠(1．唐山市公路管理处，河北唐山063000；2．亳州市公路局工程质量检测中心，安徽亳州236800)摘要：研究了水泥混凝土路面填缝材料拉伸变形的力学分析模型和分析方法，并以有机硅改性聚氨酯填缝材料为例，分析了其拉

2、伸变形性能。计算分析表明，有机硅改性聚氨酯从内聚强度、水平粘结力、竖直剪切应力三项分析均能满足水泥路面的使用性能要求。关键词：水泥混凝土路面；填缝料；有机硅改性聚氨酯；拉伸变形水泥混凝土路面设置接缝是防止水泥混凝土板不复拉伸、压缩、剪切和振动变形的能力，保持填缝料规则断裂的有效措施，但是接缝的设置成为混凝土板不破坏。该文主要研究了填缝料的拉伸变形的力学分的最薄弱、最容易破损的部位，若处理不好，就会成析模型，通过力学分析，可以了解该种填缝材料的拉为地表水漏人的直接通道，造成基层冲刷、唧泥，甚伸变形性能⋯。至脱空，反而

3、加速了混凝土板的断板破坏，缩短使用1模型假设年限。因此，接缝的灌缝质量和灌缝料的耐久性能直(1)填缝料满足均质、连续、各项同性，在弹接影响水泥混凝土路面的正常使用状况和使用寿命。性范围内变形，满足胡克定律，在水平拉伸变化过程实践证明，水泥混凝土路面填缝材料的好坏，是中，体积不变，质量守恒。能否保证混凝土路面长期正常使用的一个重要因素。(2)材料与粘结壁面不发生脱裂。填缝料的拉伸变形性能对于填缝料的使用寿命非常关(3)变形后的凹曲面为圆弧形。键，在自然因素与车轮荷载共同作用下，拉伸变形性其变形如图1所示：能好的填缝材

4、料可以大大增强抵抗接缝处热胀冷缩反图1填缝料拉伸变形力学分析示意图}收稿日期：2007-04—18维普资讯http://www.cqvip.com·-——34·-——华东公路2007年第3期2分析过程(6)确定粘结面竖直向剪切应力：(1)确定材料极限标准，即确定填缝料极限拉丁=tg0(9)伸应变，弹性模量和内聚强度。3考虑老化、疲劳等因素的关系式通常可根据室内实测的应力应变曲线确定极限拉由于在实际应用过程中，路面填缝料经受老化疲伸应变[]和填缝料的弹性模量E，并求出内聚强劳、动载冲击及塑性变形等影响，因此，在计算中

5、，度[]=E[]。应考虑这些因素的折减作用。(2)由接缝位移量和缝宽确定填缝料应变量。老化疲劳系数k可按老化试验前后的拉伸性能若路面灌缝缝宽为f，由于受热拉伸变形d，则保持率确定，若材料的性能保持率为P，则老化系数1填缝料水平向应变=孚。k=一1。一般填缝料的性能保持率为P=65％～95％，P(3)判定接缝位移量引起的水平向应变是否大则老化系数k=1．05—1．54。于极限拉伸应变。动载冲击系数k可参照《公路水泥混凝土路面若<[]，说明变形仍处于弹性范围，则凹设计规范》JTGD40002中的交通等级和公路等曲面最低

6、处的水平拉伸应力=E；若>[]，级进行取值，见表1。说明接缝开口位移量变形过大，已经超出材料的极限表1动载系数k取值参考表拉伸应变，填缝料失效，必须更换。坌堕笠丝壹堕坌堕二丝坌堕三丝坌堕．三：墼坌堕(4)按变形协调确定填缝料竖直向变形量h和动载系数k1．301．251．201．10弧度角。如图1所示，灌缝宽度和深度分别为f，根塑性变形影响系数可由弹性恢复率确定，若1据变形后的圆弧假设，可列出几何三角关系式：材料的弹性恢复率为P，则塑性变形系数k=。一‘P()+(一)：R(1)般弹性恢复率P=65％～85％，则塑性变

7、形系数k=1．18～1．54。tg=(2)这三种影响因素，可用综合系数k表示，k=弧MN的面积为：k~kk。若同时考虑其最不利影响，综合系数k=1．54×1．3×1．54=3．08，说明室内试验和实际路用5：R一1-(f+d)(R—h)(3)性能相差较大。在理论计算中，应进行适当的修正。根据变形前后体积不变的假设，可推出：综上所述，填缝料的应力损坏评价标准如下：2S=dH(4)(1)内聚强度：需满足ko-<[]。联立式(1)～式(4)，可列出关于h的方程：(2)与壁面水平粘结强度：需满足ko-<[]。2[arcg一

8、(3)车轮作用下竖直剪切强度：需满足kr<[]。一dH=0(5)在水泥混凝土路面填缝材料设计中，应通过直接拉伸的填缝材料内聚强度、与混凝土壁面水平粘结强方程(5)中因含有反三角函数，属超越方程，度和车轮作用下剪切强度试验，从上述三项指标中的没有理论上的解析求根公式，只能利用二分法或迭代最小值控制填缝料填缝后在水泥混凝土路面上的使用法进行数值求解。性能及使用寿