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摘 要

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连续配筋混凝土路面结构设计与裂缝分析

摘要

连续配筋混凝土路面(Continuously Reinforced Concrete Pavement，简称CRCP)是一种在面层结构中配置纵向和横向钢筋，不设横向缩缝的水泥混凝土路面。在CRCP路面中由于配有足够数量的不间断的纵向钢筋，从而达到了控制混凝土中路面板因纵向收缩而产生的裂缝的宽度的目地。这很大程度上解决了普通混凝土路面结构由于横向接缝而引起的振动问题，使得路面的平整度以及行车舒适性得到大幅度提高。同时，减少了由于接缝引起的路面结构病害。CPCP路面结构的发展前景十分广阔。

近几年来，我国钢铁、水泥行业的产能处于一种过剩状态。同时，我国是一个贫油国。优质的低蜡路用石油沥青严重依赖于进口。在公路工程建设中可更多的采用CRCP,充分利用水泥、钢铁资源，缓解我国钢铁和水泥行业产能过剩的问题。钢渣是炼钢产生的固体废渣。国外对将钢渣运用到公路工程中的可行性做了深入的分析调查。推广钢渣在我国公路工程中的应用对于推动资源循环使用、保护自然生态具有较好经济与社会价值。钢渣可以用于路面基层，不会产生唧泥，但是钢渣基层也会产生裂缝。

本文将从CRCP相关的国内外研究和运用情况出发，分析CRCP和钢渣基层的作用机理和相关力学特性，分析其主要的病害产生原因。然后结合我国设计规范对CRCP结构的相关设计原理和规范进行详细介绍。最后结合工程实例进行混凝土板厚度计算、板端锚固计算以及面层的钢筋计算。并对CRCP和钢渣基层的裂缝形态及形成机理进行分析，提出相应的控制措施。

关键词：连续配筋混凝土路面；钢渣基层；裂缝分析

The Structural Design and Crack Analysis of Continuously Reinforced Concrete Pavement

Abstract

Continuously reinforced concrete pavement (CRCP) is a kind of high- performance concrete pavement which places enough longitudinal steels to control the expansion of cracks caused by shrinkage along pavement slabs. CRCP is one of the high performance pavement structures with enough continuous steel bars in the longitudinal direction and without joints in the transverse direction. Compared with JCP(Jointed Concrete Pavement). CRCP eliminates the vibration and noise caused by the joints, improves the pavement evenness, riding quality; at the same time, because of the absence of the joints, The road noodles disease harm caused by joints decrease significantly. So, CRCP is an ideal pavement structures of high-grade road.

In recent years, China's steel, cement industry production capacity in a surplus state. At the same time, China is a country that lacks oil. High quality low wax asphalt is heavily dependent on imports. In the construction of highway projects can be more use of CRCP, make full use of cement, steel resources, to ease China's steel and cement industry overcapacity problem. Steel slag can be used for pavement, will not produce mud, but the steel slag base will also produce cracks.

At first, this paper introduces research background, the present situation of CRCP research and application at home and abroad, and analyzes the action mechanism of CRCP from the perspective of mechanical properties. Then according to specifications of cement concrete pavement design for highway, it also tells the theory and method of CRCP design. Then with a better understanding of the design methods and principles of CRCP, an example is given according to the calculation steps and the relevant requirement. Finally, the CRCP crack formation mechanism and fracture morphology are focused analysis

Key words: Continuously Reinforced Concrete Pavement; Crack Analysis; Steel slag base

目录

摘要 I

Abstract 2

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究和发展概况 2

1.2.1 国外发展概况 2

1.2.2 国内外研究现状 3

1.3 设计路线与研究内容 3

第二章 连续配筋混凝土路面结构设计 5

2.1 板厚设计 5

2.1.1 基本原理 5

2.1.2 力学模型选着 5

2.2 板厚设计步骤 5

2.3 配筋设计 9

2.3.1 钢筋布置 9

2.3.2 纵向配筋设计 9

2.3.3 CRCP纵向配筋的具体流程 12

2.3.4 横向配筋 13

2.4 端部设计 14

第三章 CRCP结构设计实例 15

3.1 原始条件及数据 15

3.2 板厚设计 15

3.3 配筋设计 17

3.4 端部锚固设计计算 19

3.5 小结 22

第四章 CRCP板的裂缝分析 23

4.1 CRCP裂缝的形成机理 23

4.2 CRCP裂缝形态发展规律 24

4.3 CRCP横向开裂影响因素 24

4.4 CRCP裂缝控制 26

4.5 小结 27

第五章 钢渣基层裂缝分析 28

5.1 钢渣的基本性质 28

5.2 水泥稳定半刚性基层裂缝形成机理 29

5.3 钢渣基层的温缩和干缩特性 30

5.4 钢渣基层裂缝措施 30

5.5 小结 31

第六章 结语 32

6.1 结论 32

6.2 展望 32

参考文献 33

致谢 35

绪论

研究背景和意义

上世纪八十年代至今，中国创造了世界历史上经济发展的奇迹。公路运输作为国民经济发展的基础在近几十年来取得的了极大的成就。目前，我国高等级公路的质量显著提升和公路里程更是急剧增长，截至2016年中国高速公路总里程已突破16万公里。经济的高速发展也给我国的公路建设带来极大挑战。高速、重载车辆比例越来越多，相应的对高等级公路使用性能的要求也越来越严格。与此同时，中国目前任大范围使用沥青混凝土以及素混凝土作为高等级公路路面的主要形式。这种路面强度高，使用性能好，具有较高的使用寿命，成本也较低。普通混凝土路面在我国的大规模运用也暴露出相当多的问题。由于混凝土浇注后温度和含水量不是处于一个稳定的状态，普通混凝土路面必须在一定间隔内设置接缝，以抑制混凝土路面内的拉伸应力。预设裂缝为水的渗透提供了便利，预设裂缝处往往成为一些与水相关的病害如唧泥、冻胀、翻浆等产生的节点。同时预设裂缝带来行车振动，使路面的整体性和行车舒适性降低。

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