连续配筋水泥混凝土路面开裂过程及影响因素分析

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发布时间：2021-10-08

资料介绍

摘要：为了解 CRCP路面的开裂过程及影响因素，借助有限元软件 ANSYS，对 CRCP路面早期及后期的开裂过程进行了分
析，并讨论了地基阻力、筋材模量、温差及黏结刚度对 CRCP路面开裂行为的影响。结果表明：在水泥混凝土面层铺设初期，裂
缝大约在其间距为 40 m时稳定；当水泥混凝土板长小于 15 m 时，地基摩阻力对板中混凝土的应力影响很小；筋材模量越
大，筋材约束混凝土变形的能力就越强，最终水泥混凝土的开裂间距越小；温差越大，水泥混凝土路面的开裂速度也越快，但
最终水泥混凝土的裂缝间距是趋于一致的；筋材与混凝土间的黏结刚度越大，水泥混凝土路面的开裂速度越快，最终的裂缝
间距也越小。
关键词：连续配筋水泥混凝土路面；有限元分析；开裂过程；影响因素
中图分类号：U416．216 文献标志码：：B 文章编号：1o09—7716(2016)O1—0015—03
O 引言
连续配筋水泥混凝土路面(CRCP)是指在水泥
混凝土面层配置一定数量的纵向连续钢筋和横向
钢筋，横向不设接缝的路面。CRCP路面I11是道路工
程师为了克服普通水泥混凝土路面的各种病害及
改善路用性能而采用的一种路面结构形式，具有
完整而平坦的行车表面，增强了路面板的整体刚
度，改善了汽车行驶的舒适性。
由于钢筋混凝土本身的特性，CRCP路面不可
避免地会因湿气变化、温度变化、地基摩阻力及筋
材约束等因素作用而产生收缩裂缝。裂缝会影响
路面的整体性，是 CRCP路面设计的重要控制指
标。因此，本文综合连续配筋水泥混凝土路面在施
工和使用过程中的实际情况，在不考虑荷载作用
的前提下，对水泥混凝土强度形成期间和强度形
成后的 CRCP路面进行分析，了解了干缩、温缩、筋
材约束及地基约束作用过程及效果，从而对 CRCP
的开裂过程进行探讨，为优化 CRCP路面设计方案
提供理论依据。
1 CRCP开裂过程及计算模型建立
1．1 开裂过程
CRCP路面[2]出现裂缝通常是由干缩、温缩、地
基约束力及钢筋约束力共同作用引起的。由于在
水泥混凝土强度形成期间，钢筋对混凝土的约束
收稿日期：2015—08—18
作者简介：屠建波 (1975一)，男，浙江余姚人，工程硕士，高级工
程师，主要从事城市道路及路面结构研究。
力很小，因此，本文把水泥混凝土强度形成期间的
路面开裂称为早期开裂，强度形成后的路面开裂
称为后期开裂。
路面的早期裂缝主要是由干缩、温缩以及地
基约束力引起。面层刚铺筑完成时，是没有裂缝的
板体，失水、降温使面层板体向中轴收缩。由于地
基阻力的作用，板体收缩受到约束，板体产生收缩
应力。当收缩应力大于材料的抗拉强度时，在最大
应力处或基层薄弱处产生收缩裂缝。
路面的后期裂缝主要由温缩、地基约束力及
钢筋约束力引起。随着时间的推移，路面干缩失水
基本完成，此时路面的收缩主要为温缩，温缩受到
地基阻力和钢筋约束力的作用，导致裂缝的产生。
特别是经过一个冬天的降温影响，路面内部收缩
裂缝进一步发展，最终形成稳定的规则裂缝。
1．2 计算模型
对于温度均匀下降的 CRCP板，计算模型选取
的是带单根纵向钢筋的板条作为研究对象，如图