7.1 单块板自由翘曲变形
对于四边自由的板,在温度梯度作用下,产生的翘曲变形如图7-2所示。当板四周不受到约束和不考虑自重时,道面板产生自由翘曲变形,自由翘曲变形的曲率半径R可按式(7-1)和式(7-2)计算。
图7-2 道面板的翘曲变形
式中:h—板厚,m;
R—曲率半径,m;
α—水泥混凝土热膨胀系数,9×10-6~10.8×10-6/℃;
ΔT—板顶与板底的温度坡差,℃,ΔT=Tgh×h,Tgh为板的温度梯度。
因板在温度梯度作用下会发生翘曲变形,导致板的中间各点产生转角,定义沿x方向弧长x处的转角为θx(见图7-2),沿y方向弧长y处的转角为θy(见图7-2);则有
在x方向板边缘中部,即x=a,y=0;在y方向板边缘中部,即x=0,y=b,则有:
当板顶温度低于板底温度时,板四周就会翘起。取板中为直角坐标原点,则在(x,y)点处,板的自由翘曲高度为。
x方向板边缘中点的自由翘曲高度可按式(7-8)计算。
y方向板边缘中点的自由翘曲高度可按式(7-9)计算。
式中:Wqa—x方向板边中点自由翘曲高度,m;
Wqb—y方向板边中点自由翘曲高度,m;
a—沿x方向的半板长,m;
b—沿y方向的半板长,m。
板角的自由翘曲高度为
式中:Wqj—板角的自由翘曲高度,m。
由于板厚的不同,在板内产生的温度梯度是不同的。机场水泥混凝土道面板的温度梯度可按公路水泥混凝土路面的温度梯度进行选取。我国公路水泥混凝土路面按照自然区划来确定路面板内的最大温度梯度,见表7-1。机场水泥混凝土道面板的最大温度梯度可以参考此值。有条件应进行实测确定或用理论方法计算确定。
表7-1 最大温度梯度计算值Tg
对于道面板厚不是22cm,可按表7-2查出的最大温度梯度的修正系数αh进行计算,即Tgh=αhTg。Tgh为不同板厚度时的温度梯度。
表7-2 不同面层厚度的最大温度梯度修正系数αh