第二十三讲++水泥混凝土温度应力计算.pptVIP

讲两个问题：水泥混凝土板的温度伸缩应力；温度翘曲应力。 1 何谓温度变形与温度应力？板内两种温度应力计算的力学模型是什么？ 2 如何确定板的平面尺寸？为何板与地基的摩擦系数取值大于1？ 温度应力的产生： 水泥混凝土板内不同深度处的温度沿板厚均匀分布引起板的伸缩，沿板厚不均匀分布，引起板的翘曲。温度变形受阻，产生温度伸缩或翘曲应力。 温度变形：因温度变化引起水泥混凝土板收缩或膨胀等变形，称温度变形。 温度应力：温度变形受阻则产生应力，称温度应力，温度应力与荷载应力同样都是刚性路面破坏的主要因素。 1.水泥混凝土板内胀缩应力 当气温缓慢变化时（例：以年为周期的温度变化引起板内温度均匀升降），温度沿深度（板厚）均匀分布而使板产生伸缩应力，又叫胀缩应力。 均匀分布：是指温度分布沿板厚内是均匀一致的，温度变形产生应力的大小与约束的程度有关，温度T是时间t的函数，变形是大气温度T和时间 t 的函数。 T=f(t) 板沿x、y方向都很大的板，对平面问题，板很薄， 很小，所以取 --线膨胀系数，1×10-5/℃； --板顶底温度差，（℃）； --板纵、横向应力（MPa）； --板纵、横向应变； --混凝土的泊松比 --混凝土的弯拉回弹模量。 在板中：温度升降板完全变形受阻： 胀缩应力公式： 板内任一点： 板中点： 在板边中点： 长边e点： 短边e’点： 板角顶处，由于x、y两个方向的位移均为自由而无任何约束，所以不存在温度应力， 这样： 板中点： 板边中点： 板角： 由于 板内温度应力的大小为 。 因板的自由胀缩受到基础摩阻力约束而产生温度应力，摩阻力随板自重而变化，为减少收缩应力，将板划分为有限尺寸板块，因而板要设置胀缩缝。约束板长变化的地基摩阻力随板的重量而变，即与离板长自由端的距离x成正比，由此产生的温度应力（摩阻力）： 各点应力计算： （ 垂直力、 摩擦系数） 在板中点产生的最大摩阻力： ； f=1~2，平均取1.5 。 f 取 1 是因为水泥浆渗入基础，与基础表层材料粘成整体，当有滑动趋势时，阻力来自基础内部的水平抗滑力，这种摩阻力在数值上远远超过一般的摩阻力，所以 f 取1~2，均取1.5。 缩缝的最大间距： 式中： 单位：Pa； 单位：N/m3。 混凝土的容重约为：0.024MN/m3。 L 板长，单位：m。 2. 翘曲应力 由于外界气温变化的快，周期短（如每昼夜的气温周期性变化），造成混凝土路面板内温度沿深度（板厚）分布的不均匀状态，温度分布成为深度的函数，Tz = f(z)。 由于温度分布不均，板顶底温差大，引起板的翘曲变形，变形受阻产生温度翘曲应力。由于气温升高引起板中部隆起受限时，板底产生拉应力；气温下降引起板的四周翘起受阻时，板顶面产生拉应力。 威氏特卡德对文克勒地基作了如下假设： 温度沿板断面呈直线变化，板和地基保持 密切接触，不计板自重，导出了有限尺寸板仅受地基约束时的单次温度作用下的翘曲应力计算公式。 沿板长L： 沿板宽B： 板顶底温度差，单位：℃； 板边缘中点： 其中 Tg 见 表。 式中： —与 L/l 或 B/l 有关的系数； l —板的刚性半径 由于按温度沿板厚呈直线分布的假说，即按板顶和板底温度差确定的温度梯度计算的温度翘曲应力，误差很大，考虑由于温度的非线性分布引起的内应力，水泥混凝土板内的温度沿其截面呈非线性分布，它一方面使混凝土板由于板顶和底的温度差而产生翘曲应力； 另一方面由于板截面的平面变形而产生内应力。 最后计算翘曲应力的公式修正为： 板中部： 式中： --温度应力系数，查图。 板边缘中点： 工程中用 计算板内最大温度应力，单位：Mpa Tg—所在地区混凝土面板的最大温度梯度℃/cm或℃/m