[发明专利]一种轨道板温度裂缝宽度的计算方法

说明书

本发明公开一种轨道板温度裂缝宽度的计算方法，包括以下步骤：（1）确定开裂轨道板的基本参数，并根据裂缝间距将轨道板划分为若干个母单元，然后将每个母单元划分为n个长度为的子单元；（2）计算裂缝截面处纵向钢筋的应力和应变；（3）假设母单元的梁端截面初始黏结滑移量，并根据钢筋混凝土间黏结应力与滑移量的本构关系，计算初始黏结应力；（4）根据黏结应力与滑移量的本构关系，平衡方程和变形协调方程对子单元进行迭代求解，并判断求解结果是否满足边界条件；（5）计算轨道板温度裂缝宽度。相对于现有的技术，本发明不仅可以定量的计算出轨道板混凝土温度裂缝的最大宽度，弥补国内对轨道板温度裂缝研究的不足，为轨道板结构配筋设计提供支撑，而且结构清晰直观，便于程序实现。

技术领域

本发明涉及铁道工程应用计算与设计技术领域，尤其涉及一种轨道板温度裂缝宽度的计算方法。

背景技术

随着我国近年来广泛的修建无砟轨道，轨道板在温度荷载作用下的开裂是高速铁路建设和运营中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是贯穿裂缝，将会降低无砟轨道的绝缘性能，削弱轨道的承载力，同时还可能会危害到无砟轨道的安全使用。

在温度荷载作用下，钢筋混凝土连续轨道板的混凝土收缩的作用而产生轴向压力，使轨道板产生裂缝。随着温度荷载的不断增大，裂缝宽度达到最大值后保持不变，同时在两裂缝之间，由于混凝土达到了其抗拉强度而不断产生新的裂缝，直至产生裂缝间距基本相等的一系列裂缝。

目前国内针对无砟轨道轨道板温度裂缝最大宽度的研究大多集中在定性的解释，无法直接的计算得出温度荷载作用下的轨道板的最大裂缝宽度。因此，亟需建立一种有效的计算方法对轨道板温度裂缝宽度进行定量计算，为无砟轨道结构的配筋设计提供支撑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有研究对轨道板温度裂缝最大宽度的分析不足，提供一种轨道板温度裂缝宽度的计算方法。

为实现上述目的，本发明公开一种轨道板温度裂缝宽度的计算方法，包括以下步骤：

（1）确定开裂轨道板的基本参数，并根据裂缝间距将轨道板划分为若干个母单元，然后将每个母单元划分为n个长度为的子单元；

（2）计算裂缝截面处纵向钢筋的应力和应变；

（3）假设母单元的梁端截面初始黏结滑移量，并根据钢筋混凝土间黏结应力与滑移量的本构关系，计算初始黏结应力；

（4）根据黏结应力与滑移量的本构关系，平衡方程和变形协调方程对子单元进行迭代求解，并判断求解结果是否满足边界条件；

（5）计算轨道板温度裂缝宽度。

优选地，步骤（1）中开裂轨道板的基本参数包括：混凝土抗压强度标准值，混凝土抗压强度设计值，混凝土抗拉强度标准值，混凝土弹性模量，钢筋抗拉强度设计值，裂缝截面处受拉纵向钢筋截面面积，裂缝截面处受拉混凝土截面面积，轨道板宽度b和轨道板高度h。

优选地，步骤（1）中裂缝间距由下式确定：

式中：d为纵向钢筋直径，为配筋率。

优选地，步骤（2）中纵向钢筋的应力和应变分别由以下各式确定：

式中：为混凝土抗拉强度设计值，为纵向钢筋弹性模量。

优选地，步骤（3）中黏结应力与滑移量的本构关系由以下各式确定：

式中：为最大黏结应力，为残余黏结应力，为最大粘结应力对应的滑移量，为考虑混凝土徐变影响的最大粘结应力对应的滑移量，残余黏结应力对应的滑移量，为经验系数。