第七章-水泥混凝土路面应力分析ppt课件.pptx
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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第七章 水泥混凝土路面应力分析第一节第一节 早期荷载应力分析早期荷载应力分析第二节第二节 威斯特卡德荷载应力分析威斯特卡德荷载应力分析第三节第三节 弹性地基板的荷裁应力弹性地基板的荷裁应力第四节第四节 混凝土路面板荷载应力的有限元分混凝土路面板荷载应力的有限元分析析第五节第五节 有接缝泥凝土路面板的有限元分析有接缝泥凝土路面板的有限元分析第六节第六节 水泥混凝土路面的温度应力分析水泥混凝土路面的温度应力分析经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加
2、赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第一节第一节 早期荷载应力分析早期荷载应力分析 欧尔德和歌德贝克根据调查发现一般水泥混凝土路板的厚度较薄,路面破坏的主要形式为角隅断裂,所以欧尔德认为主要应该验算角隅应力:并且认为角隅断裂主要是板下地基局部下沉,使得板角端部脱空所致。当然,除了地基局部下沉以外,路面板因温度的均匀或不均匀变化而产生板角向上翘曲,也会引起水泥混凝土路面板与地接的局部脱开。反映这种情况的计算图见图7l。欧尔德根据材料力学原理,假定地基脱空,板是悬臂变截面梁经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额
3、为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 当车轮荷载P作用在板角处,混凝土路面板形成一种悬臂的形式;板的一端是固定的,与板内侧相联;板的另一侧为自由端。由于荷载P引起的角隅断裂线AB与边缘线成45度角,离顶点的距离为a(图72a)。集中荷裁P引起的断裂线AB处的弯矩为:以板中的应力来表征为:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用由此可得:(7-1)当荷载作用在内侧角隅处,横缝有传力杆连接时,如图(72b)所示,假定有一半的荷载传到邻板,路面沿着CD、DE发生破坏,则破裂面上的最大弯拉应力为:(7-2)当荷
4、载作用在内侧角隅处,纵缝有传力杆连接时,则荷载的传力情况十分复杂,可以认为有l3的荷载通过纵缝传给邻板,则破裂面上的最大弯拉应力为:(7-3)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第二节第二节 威斯特卡德荷载应力分析威斯特卡德荷载应力分析一 弹性薄板的基本假设和弹性曲面方程 两个平行面利垂直于这两个平行向的柱面或棱柱面所围成的物体称为板。平分厚度厚度h的平面称为板的中面。如果板的厚度h远小于板面的最小尺寸b就称为薄板。薄板受到垂直于板面的荷载作用时,板面就会弯曲,中面所弯成的曲面称为弹性曲面,而中面各点
5、沿z方向的位移称为薄板的挠度w。假如挠度w远小于板的厚度h就称为小挠度薄板,相应的理论称为小挠度薄板理论。通常的水泥混凝土路面(道面)一般符合小挠度薄板理论的基本假定。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1弹性薄板基本假设 研究弹性地基上无限大板时,以弹性薄板小挠度问题作为力学模型描述板体。弹性力学理论中,对此有以下三点假设:(1)垂直于中面方向形变分量 极其微小,可以略去不计;(2)应力分量 和 远小于其余三个应力分量,是次要的。可以忽略它们所引起的形变分量;(3)薄板中面内的各点都没有平行于中面的
6、位移。由假设(1)可以得到:(7-5)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用由假设(2)可得:则 (7-6)不计 的影响,板的应力应变关系为:(7-7)由假设(3)可以得到:则 (7-8)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加
7、赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用其中:D-板的弯曲刚度。经过整理可得:(7-13)当z=h/2时,可得板得最大应力的关系为:(7-14)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,
8、应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、威斯特卡德计算公式 1荷载图式 威斯持卡德研究了三种典型临界荷载位置下板的最大挠度和最大应力。这三种荷载位置为板中(图7-4荷位1)、板边(图7-4荷位2)、板角(图7-4荷位3)。2.应力计算公式【1】荷载位于板中(荷位1)荷载应力计算公式为:(7-21)相应的位移为:(7-22)其中经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用【2】荷载位于板边(荷位2)荷载应力公式为:相应的位移为:(7-23)【3】荷载位于
9、板角(荷位3)荷载应力公式为:相应点的位移为:(7-24)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3半径及的修正(见图75)。如果作用 在面板上的力不出现集中现象荷载半径R与厚度h相差并个大,则以往的假定是符合实际的假如出现集中现象,R 同h相比,小于某一限度,则以上的假定不再符合实际。应按照厚板理论进行计算,由此采用当量半径b取代实际半 径及R:当R1.724h,(7-25)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费
10、用4阿灵顿试验路 1 荷载作用于板中(荷位1)阿灵顿试验发现,实测的板中应力值比板中加载的威斯特卡应力计算公式的计算结果小,威斯特卡德曾解释,主要是由于地基反力同挠度相比较更加集中于荷载的周 围。而温克勒地基假设那样,反力与挠度成正比关系。因此,荷载附近反力增加,板体的挠度和应力略有降低:威斯特卡德提出如下修正公式。布拉德伯利提出了当 时,板中板底的最大应力修正公式为经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 凯利提出了当时,板中的板底最大应力修正公式:由计算结果可知凯利修正公式的结果为威斯特卡德的7282
11、,布拉德伯利修正公式结果为威斯特产德的8791(图76)。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2荷载作用于板边(荷位2)阿灵顿试验发现,在没有翘曲的情况下,对于常用的轮印,实测应力与威斯特卡德理论计算结果很一致;假如a值较大,则实测应力略大于威斯特卡德理论计算结果;假如a较小,则实测应力略小于威斯特产德理论计算结果,但差异很小。在没有翘曲的情况下,其差值很小。在白天有翘曲的情况下,对于常用的轮印,实测应力略大于威斯持卡德理论计算结果,在夜晚有翘曲的情况下,对于常用的轮印,实测应力明显大于威斯特卡德理论
12、计算结果。凯利(Kclly)提出了修正。当时 :由计算结果可知凯利结果比没合修正的结果大617(图77)。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3荷载作用于板角(荷位3)布拉德伯利认为实测应力远远大于威斯特卡德理论计算结果并且提出角隅加载时混凝土路面的荷载应力公式如下:布拉德伯利提出的修正公式相当于将原来板角附近的反应模量减少为原有的四分之一,以此来提高混凝土路面板的应力。凯里提出了角隅修正公式:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品
13、的价款或接受服务的费用 阿灵顿试验表明,在正常气候条件下在白天板角向下翘曲,板体与地基保持接触的条件下,实测应力与威斯特卡德理论计算结果完全一致。可是,在夜间,当角隅向上翘曲时,实测府力比威斯特卡德理论公式(725)计算结果和布拉德伯利公式(730)计算结果高出许多,但比欧尔德应力计算公式(71)低。断裂面离开角隅顶端的对角线距离略大于威斯持卡德理论公式的计算结果。通过实例计算表明,不同的角隅应力计算公式有很大的差别。假如以威斯特卡德理论计算结果为准,则布拉德伯利公式(730)计算结果超出720;凯利计算结果超出2751;而欧尔德公式超出38104(图7-8)。经营者提供商品或者服务有欺诈行为
14、的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第三节 弹性地基板的荷载应力一、弹性半空间地基水泥混凝土路面应力分析 在求解弹性半空间地基板的荷载应力计算公式时,弹性小挠度薄板的基本假定以及弹性曲面微分方程、弯矩、挠度计算公式仍然适用。但将板置于弹性地基之上并与之共同作用,在解题时对板与地基之间的联系应补充作以下假设:(1)在变形过程中,板与地基始终紧密接触,因此,地基顶面的垂直位移与薄板中面的垂直位移相等;(2)板与地基的接触面上无摩擦阻力,可以自由滑动,也就是说层间水平剪力为零,地基对板体只有垂直作用;(3)地基符合弹性、均质、各向同性的假
15、定。当弹性地基无限大板作用有轴对称荷载q(r)时,可采用柱坐标系,若考虑到地基对板体的反力荷载为p(r),则弹性曲面微分程可写为经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 假如考虑板自重的影响,根据弹性半空间体系在轴对称荷载作用下的表面位移计算公式可得:主要变换公式:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款
16、或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第四节第四节 混凝土路面板荷载应力的有限分析混凝土路面板荷载应力的有限分析一 水泥混凝土路面有限元分析方法经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的
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