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传力杆概述：
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。
计算过程中采用弹性模型, 假设材料参数不随温度而变化。作用在混凝土板上的荷载分为交通荷载和温度荷载。采用标准轴载 100 kN 作为交通荷载 ,并简化成当量圆形均布荷载进行计算 。计算时假设交通荷载 p =0. 7 M Pa , 则当量圆的直径为0. 302 m ,交通荷载模型所示 。按照沿混凝土板厚内温度变化将温度荷载分为 2 种情况:①温度沿板厚均匀变化 ;②温度沿板厚不均匀分布, 通常用温度梯度 r ,即板顶温度与板底温度之差来表示。对于设传力杆混凝土路面, 接缝处的传力杆在板翘曲或拱起变形作用下发生弯曲, 限制混凝土板的自由伸缩 ,这时均匀温度变化对板应力会有影响。因此,本文中将在路面板厚内施加不同的温度情况,包括正温度梯度、负温度梯度和温度均匀变化, 研究路面板温度应力变化规律。
温度梯度和均匀降温(包括0. 7 MPa 轮载)共同作用下的最大接触应力值。最大主应力值随板长的增加、均匀降温幅度的增大而降低。由于负温度梯度作用使板翘曲,传力杆也随之发生弯曲,如果在温度梯度和均匀降温共同作用下,板发生收缩变形, 板的收缩企图拉直弯曲的传力杆,这在一定程度上降低了传力杆顶部接触应力, 这可能就是最大主应力随均匀降温幅度增大而下降的原因。这种情况在板长为5. 0 、6. 0 m 时比较明显,这也表明了板的收缩和板长之间有内在的关系, 即板的收缩变形受板长影响。在温度梯度作用下最大主应力值接近断裂极限,界面处有可能形成裂缝。当考虑温度均匀下降时,只有4. 0 m板长最大主应力值达到断裂极限, 板长5. 0、6. 0 m的最大主应力有下降趋势,这有利于防止界面裂缝的产生。
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