一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，所施工機場道面由多塊道面板拼裝而成，道面板為矩形水泥混凝土板，該方法包括步驟：一、自由翹曲曲率高度wqj確定；二、相鄰板間相互作用下的翹曲高度wnj確定：三、自重作用下的翹曲高度wsj確定；四、翹曲變形量計算：根據公式wj=wqj+wsj+wnj，計算出道面板的翹曲變形量wj；五、道面板板厚確定：求解出當wj=c時道面板板厚h的取值并記作hc；其中，c為翹曲變形閾值且c=0或cs，cs為預先設計的道面板的最大允許翹曲變形量；根據計算得出的hc，確定道面板的設計板厚hs，其中hs≤hc。本發明方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，能解決水泥混凝土道面板在溫度作用下產生的翹曲變形問題。
【專利說明】一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水泥混凝土道面板設計【技術領域】，尤其是涉及一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法。
【背景技術】
[0002]水泥混凝土道面板在環境氣溫和太陽輻射等因素作用下，道面板內部的溫度會呈非均勻性分布。當道面板頂面的溫度低于板底的溫度時，道面板的四周便會向上翹起，形成四周高中間低的“鍋”形變形。如長期在呈非均勻性分布的溫度作用下，道面板便形成永久的翹曲變形。而道面板的永久翹曲變形會使道面平整度出現惡化，道面板板角的翹起會使板與基層之間脫空，造成斷角、斷邊損壞。
[0003]目前，道面板翹曲對道面造成的危害的研究主要集中在翹曲應力的計算方面，所采用的計算方法主要有:威斯特卡德計算方法、有限元計算方法等。上述方法主要解決的是溫度翹曲應力的計算問題，用于解決道面結構設計時溫度與荷載應力的相互作用問題，但這些方法無法進行翹曲變形計算，因而不能有效解決水泥混凝土道面板在溫度作用下產生的翹曲變形問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，能有效解決水泥混凝 土道面板在溫度作用下產生的翹曲變形問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，所施工機場道面由布設在同一平面上的多塊道面板拼裝而成，所述道面板為矩形水泥混凝土板，多塊所述道面板的尺寸均相同，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0006]步驟一、自由翹曲曲率高度Wqj確定:
JL
[0007]首先，根據公式= u O)，計算得出道面板的自由翹曲曲率半徑R，式(I)
aAT
中AT=TgXh,其中Tg為所施工機場道面的溫度梯度且其單位為。C /m，h為道面板的板厚且其單位為m，α為道面板(I)所采用水泥混凝土的熱膨脹系數且其單位為1/°C ；
[0008]之后，結合計算得出的道面板的自由翹曲曲率半徑R，并根據公式
M-;,, =R-Rmseg+R-Rcmeb (2)，計算得出道面板的自由翹曲曲率高度Wqj，式⑵中
_ accAT Λ bccAT
Oh =——，其中a和b分別為道面板的設計長度和設計寬度且其單位均為
h h
m, α為道面板所采用水泥混凝土的熱膨脹系數且其單位為1/°C ；
[0009]步驟二、相鄰板間相互作用下的翹曲高度Wiy.確定:[0010]首先，豐艮據公式
【權利要求】
1.一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，所施工機場道面由布設在同一平面上的多塊道面板(I)拼裝而成，所述道面板(I)為矩形水泥混凝土板，多塊所述道面板(1)的尺寸均相同，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、自由翹曲曲率高度Wtu.確定: 首先，根據公式
2.按照權利要求1所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:步驟一中所述的Tg為所施工機場道面的最大溫度梯度值。
3.按照權利要求1或2所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:步驟一中所述的Tg為所施工機場道面所處區域的溫度梯度，且其根據所施工機場道面所處區域的氣象資料或實測氣溫數據進行確定。
4.按照權利要求1或2所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:步驟一中對自由翹曲曲率高度Wtu.進行確定之前，先根據所施工機場道面的長度和寬度，對所需采用道面板(I)的數量以及長度a和寬度b進行確定，并對道面板(I)所采用水泥混凝土的彈性模量E、熱膨脹系數α和容重Y進行確定；同時，還需對所施工機場道面所處區域的環境參數進行確定，所確定的環境參數包括溫度梯度Tg和氣溫年較差Λ Ts。
5.按照權利要求1或2所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:步驟一中對自由翹曲曲率高度Wqj進行確定之前，先通過與數據處理器相接的參數設置單元設定初始參數，并建立道面板防翹曲變形計算模型； 所設定的初始參數包括翹曲變形閾值c以及道面板(I)的結構參數、材料性能參數和環境參數；其中所述結構參數包括道面板(I)的長度a和寬度b，材料性能參數包括道面板(I)所采用水泥混凝土的彈性模量E、熱膨脹系數α和容重Y，環境參數包括所施工機場道面所處區域的溫度梯度Tg和氣溫年較差Λ Ts ； 所建立的道面板防翹曲變形計算模型為采用所述數據處理器將步驟一中的公式(2)、步驟二中的公式(5)和步驟三中的公式(6)均代入步驟四中的公式(7)后，所獲得的數學模型；步驟五中進行道面板板厚確定時，所述數據處理器結合所設定的初始參數，并利用所建立的道面板防翹曲變形計算模型計算得出h。。
6.按照權利要求5所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:步驟一至步驟五中，均采用所述數據處理器進行運算處理；步驟一中的公式(2)為自由翹曲曲率高度Wtu.與板厚h的函數關系式，步驟二中的公式(5)為相鄰板間相互作用下的翹曲高度Wiy.與板厚h的函數關系式，步驟三中的公式(6)為自重作用下的翹曲高度&與板厚h的函數關系式；步驟四中，結合所設定的初始參數，采用所述數據處理器且利用所建立的道面板防翹曲變形計算模型，換算出道面板(I)的翹曲變形量^與板厚h的函數關系式；步驟五中進行道面板板厚確定時，采用所述數據處理器且根據換算出的道面板(I)的翹曲變形量 ' 與板厚h的函數關系式，計算得出h。。
7.按照權利要求1或2所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:所施工機場道面中相鄰兩塊所述道面板(I)之間通過連接件(2)進行連接，多塊所述道面板(I)均鋪裝在基礎(3 )上。
8.按照權利要求1或2所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:所施工機場道面沿縱向延伸方向由前至后分為多個道面節段，每個所述道面節段均由沿所施工機場道面的寬度方向由左至右布設的多塊所述道面板(I)拼裝而成，左右相鄰兩塊所述道面板(I)之間通過連接件(2)進行連接。
9.按照權利要求1或2所述的一種機場水泥混凝土道面板防翹曲變形設計方法，其特征在于:所述道面板(I)為正方形水泥混凝土板。
【文檔編號】G06F17/50GK103823948SQ201410098523
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】翁興中, 寇雅楠, 姜樂 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學