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设传力杆的水泥混凝土路面接缝通常因传力杆松动量增加而丧失传递荷载的能力,甚至出现混凝土的挤碎破坏。在已有的力学分析模型中,有的采用弹性悬臂梁连接板或者利用代表传力杆传递荷载能力的梁单元和代表混凝土对传力杆支承传递荷载作用的弹簧单元建立有限元模型, 也有的建立了二维有限元模型, 但是这些模型都难以有效模拟传力杆混凝土界面、混凝土与地基接触状况,因而无法精确地分析路面结构内的各种应力变化规律、传力杆与混凝土界面的接触应力分布规律和传力杆周围混凝土破碎和拉裂等问题 ;同时,也不能方便地分析温度变化以及温度变化和车辆荷载同时作用对路面结构内有关应力、应变的影响规律 。为此 ,笔者采用通用有限元软件 ANSYS , 利用实体单元模拟混凝土板和传力杆 ,建立三维有限元分析模型 ,对轴载及温度变化作用下传力杆与混凝土界面处的应力分布及变化规律进行分析, 旨在为传力杆装置的改进提供依据。
传力杆交通荷载的影响
板长分别取 4. 0 、5. 0 、6. 0 m , 板厚 26 cm , 板模量 E c =30 GPa , 地基模量 Es =150 M Pa , 传力杆模量 210 GPa ,直径 32 mm ,计算传力杆与混凝土界面接触应力。结果表明 , 板长对传力杆与混凝土界面接触应力分布规律及*大接触应力值影响不大。因此,只对板长为 5. 0 m 情况时的传力杆与混凝土界面应力分布规律进行研究 。图 3 、4 分别为接缝面受荷板和未受荷板处传力杆与混凝土界面的*大主应力、*大剪应力和*大垂直应力分布。图 3(b) ～(d)中横轴表示传力杆与混凝土界面圆周的角度位置,0°(360°)表示传力杆底部,180°表示传力杆顶部,*大压应力发生在传力杆底部,*大剪应力发生在传力杆底部两侧,*大主应力和*大拉应力均发生在传力杆的两侧;对于受荷板 ,*大压应力、*大剪应力、*大拉应力均发生在传力杆顶部或底部, *大主应力发生在底部。应力分布云图可以更直观地了解应力沿圆周的分布规律。由此可见,在接缝面处传力杆周围混凝土高剪应力和高支承应力,容易导致与传力杆相接触的混凝土的挤碎和拉裂等破坏,增加传力杆松动量,降低传递荷载能力,甚至导致板边整体碎裂破坏。 |
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