水泥混凝土路面复合材料传力杆的研究

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发布时间：2021-10-20

资料介绍

项目来源
广东省交通厅科技计划立项编号：2006—37
2 主要完成单位
韶关道路工程学会
华南理工大学
3 主要技术内容
目前我国水泥混凝土路面使用的传力杆普
遍是钢质传力杆，然而大量的研究与野外实践表
明，钢材并不是最好的传力杆材料，这主要体现
在两个方面：(1)使用多年后的钢质传力杆由于
雨水、氯化物等侵入容易锈蚀；(2)由于钢材较大
的表面硬度，导致传力杆与混凝土接触界面在车
轮荷载作用下产生较大的接触应力，当这个应力
超过混凝土材料的极限强度时，传力杆和混凝土
问会产生较大的间隙，进而丧失荷载传递能力。
本研究依托省道 $248线乳源东岸至十里亭
段以及公路改建工程修筑试验路对各种不同材
料传力杆的路用性能进行对比评价和观测，并且
通过实验路研究了传力杆布杆方式 (均匀布杆与
轮下布杆 )对水泥路面接缝性能的影响，论证了
Westergaard的传力杆共同工作分担荷载的理论。
此外，对现行水泥混凝土路面规范传力杆相关条
文给出了修改建议。
3．1 技术特点
基于 Timoshenko弹性基础上无限长梁的变
形模型，分析得出在无限长梁第二变形拐点处将
梁截断可以用来分析有限长的传力杆，并研究了
交通荷载作用下路面板与传力杆体系的受力状
态，及其对板问传力机构的力学和结构要求，建
立了水泥路面传力杆单侧最小插人深度与传力
杆直径的关系，得出胜任传力杆材料弹性模量的
最小值，计算出实际路面中传力杆承受的最大剪
力值；此外，定量分析了传力杆对错台的影响，及
传力杆放置偏差、疲劳松动等问题。
应用相似理论和路面分析仪，以及重复加载
试验系统对设有不同材料、相同截面面积不同截
面形状、不同截面尺寸传力杆的路用性能进行加
速加载相似模型试验，评价了传力杆的传力效果
与疲劳寿命，进行了传力杆材料特征的优化设计
(复合材料、钢筋 )与传力杆截面形状的优化设计
(圆形、椭圆形状、方形 )。
对填充复合材料管的水泥混凝土芯进行了
配合比设计，自行设计三点弯曲与双面剪切实验
对可能的复合材料传力杆进行力学性能评价，研
究得出复合材料管的最佳厚度；修筑试验路对复
合材料传力杆、填充混凝土钢管传力杆及传统的
钢质传力杆的路用性能进行对比评价和观测，并
且通过实验路研究了传力杆布杆方式 (均匀布杆
与轮下布杆 )对水泥路面接缝性能的影响，论证
了 Westergaard的传力杆共同工作分担荷载的理
论。
3．2 性能指标
(1)室内外试验和实验路检测数据指出，本
项目研制的玻纤管混凝土传力杆可以达到与传
统钢质传力杆相同的接缝传荷效果；
(2)本项目研制的玻纤管混凝土传力杆表面
硬度较低，可以大幅度降低传力杆与周边混凝土
间的界面应力，防止混凝土压碎松动和失效；
(3)本项目研制的玻纤管混凝土传力杆不存
在锈蚀问题，比传统的钢质传力杆具有更好的耐
久性；
(4)本项目研制的玻纤管混凝土传力杆经济
效益显著，和传统的钢质传力杆相比，可