[發明專利]一種軌道板溫度裂縫寬度的計算方法

有效

• 申請號: 201710095030.9
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106845014B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 汪優;李奕金;伍超強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種軌道板溫度裂縫寬度的計算方法，包括以下步驟：（1）確定開裂軌道板的基本參數，并根據裂縫間距將軌道板劃分為若干個母單元，然后將每個母單元劃分為n個長度為的子單元；（2）計算裂縫截面處縱向鋼筋的應力和應變；（3）假設母單元的梁端截面初始黏結滑移量，并根據鋼筋混凝土間黏結應力與滑移量的本構關系，計算初始黏結應力；（4）根據黏結應力與滑移量的本構關系，平衡方程和變形協調方程對子單元進行迭代求解，并判斷求解結果是否滿足邊界條件；（5）計算軌道板溫度裂縫寬度。相對于現有的技術，本發明不僅可以定量的計算出軌道板混凝土溫度裂縫的最大寬度，彌補國內對軌道板溫度裂縫研究的不足，為軌道板結構配筋設計提供支撐，而且結構清晰直觀，便于程序實現。

技術領域

本發明涉及鐵道工程應用計算與設計技術領域，尤其涉及一種軌道板溫度裂縫寬度的計算方法。

背景技術

隨著我國近年來廣泛的修建無砟軌道，軌道板在溫度荷載作用下的開裂是高速鐵路建設和運營中帶有一定普遍性的技術問題，裂縫一旦形成，特別是貫穿裂縫，將會降低無砟軌道的絕緣性能，削弱軌道的承載力，同時還可能會危害到無砟軌道的安全使用。

在溫度荷載作用下，鋼筋混凝土連續軌道板的混凝土收縮的作用而產生軸向壓力，使軌道板產生裂縫。隨著溫度荷載的不斷增大，裂縫寬度達到最大值后保持不變，同時在兩裂縫之間，由于混凝土達到了其抗拉強度而不斷產生新的裂縫，直至產生裂縫間距基本相等的一系列裂縫。

目前國內針對無砟軌道軌道板溫度裂縫最大寬度的研究大多集中在定性的解釋，無法直接的計算得出溫度荷載作用下的軌道板的最大裂縫寬度。因此，亟需建立一種有效的計算方法對軌道板溫度裂縫寬度進行定量計算，為無砟軌道結構的配筋設計提供支撐。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有研究對軌道板溫度裂縫最大寬度的分析不足，提供一種軌道板溫度裂縫寬度的計算方法。

為實現上述目的，本發明公開一種軌道板溫度裂縫寬度的計算方法，包括以下步驟：

（1）確定開裂軌道板的基本參數，并根據裂縫間距將軌道板劃分為若干個母單元，然后將每個母單元劃分為n個長度為的子單元；

（2）計算裂縫截面處縱向鋼筋的應力和應變；

（3）假設母單元的梁端截面初始黏結滑移量，并根據鋼筋混凝土間黏結應力與滑移量的本構關系，計算初始黏結應力；

（4）根據黏結應力與滑移量的本構關系，平衡方程和變形協調方程對子單元進行迭代求解，并判斷求解結果是否滿足邊界條件；

（5）計算軌道板溫度裂縫寬度。

優選地，步驟（1）中開裂軌道板的基本參數包括：混凝土抗壓強度標準值，混凝土抗壓強度設計值，混凝土抗拉強度標準值，混凝土彈性模量，鋼筋抗拉強度設計值，裂縫截面處受拉縱向鋼筋截面面積，裂縫截面處受拉混凝土截面面積，軌道板寬度b和軌道板高度h。

優選地，步驟（1）中裂縫間距由下式確定：

式中：d為縱向鋼筋直徑，為配筋率。

優選地，步驟（2）中縱向鋼筋的應力和應變分別由以下各式確定：

式中：為混凝土抗拉強度設計值，為縱向鋼筋彈性模量。

優選地，步驟（3）中黏結應力與滑移量的本構關系由以下各式確定：

式中：為最大黏結應力，為殘余黏結應力，為最大粘結應力對應的滑移量，為考慮混凝土徐變影響的最大粘結應力對應的滑移量，殘余黏結應力對應的滑移量，為經驗系數。