7.5 参数敏感性分析

7.5 参数敏感性分析

道面板的翘曲高度与板厚、板尺寸、板内的温度梯度和板的整体温度变化等密切相关,需要研究这些参数的敏感性。

图7-7为在不同温度梯度下,板的翘曲高度与厚度之间的关系。由图中可以看出,温度梯度从Tg=60℃/m变化到Tg=120℃/m,板的自由翘曲变形是逐步增大的;随着板厚的增加而下降。在温度梯度小时(图中为Tg=60℃/m),在考虑自重和相邻板作用时,其翘曲变形是相同的,说明相邻板之间没有产生相互间的作用。这是由于板的整体降温产生的道面收缩变形抵消了由于温度翘曲变形引起的道面板底部的膨胀变形。随着温度梯度的增大,温度翘曲变形引起的道面板底部的膨胀变形大于板的整体降温产生的道面收缩变形,相邻板底部产生相互挤压作用,相邻板对翘曲变形产生的影响才体现出来。

图7-7 板的翘曲高度与厚度之间的关系

图7-8为不同道面板整体降温时,板的翘曲高度与厚度之间的关系。道面板整体降温较小时,相邻板之间的相互作用可以使道面板几乎不产生翘曲变形,说明道面相邻板之间的相互作用的大小对翘曲变形的影响很大。当道面板整体温度达到某个值时,相邻板对道面板的翘曲变形就不产生影响。我国西北地区气候寒冷,冬天气温在-20~-35℃之间,而道面板的施工是在5~10月份,平均气温都5℃以上。因此,道面板在冬天的整体降温均会大于20℃以上,道面板的整体降温过大,板之间的接缝宽度增大,相邻板之间的作用就消失。

图7-8 板的翘曲高度与厚度关系

图7-9为不同板厚下,板的翘曲高度与板尺寸之间的关系(板尺寸为a×b=2m×2m.12m×12m)。从图中可以看出,道面板的自由翘曲变形随着板尺寸的增大而迅速增大,自重与相邻板之间的相互作用随着板尺寸的增大而增大。当板的尺寸达到某一值后,自重与相邻板之间的相互作用超过自由翘曲产生的变形,导致道面板不产生翘曲变形。这临界值与道面板厚度有关,随着板厚度的减少而减少(图中板厚为0.2m,临界值为9.1m;板厚为0.26m,临界值为11m;板厚为0.3m,临界值为12m)。说明在板厚度较薄(h<0.2m)时,增加板的尺寸可以有效地减少道面板的翘曲变形。

图7-9 板的翘曲高度与板尺寸关系

从上面的分析可以得出,无论何种情况,增加道面板厚度可以有效地减少道面板的翘曲变形;板尺寸的增大意味着自重作用增大,它可以减少道面板翘曲变形,当板尺寸达到某一值时,可以使道面板不产生翘曲变形。道面相邻板之间的相互作用的大小决定着道面板的翘曲变形的大小,影响相邻板之间相互作用的因素是板的整体降温和板的温度梯度。板的整体降温导致相邻板之间相互作用减少,板的温度梯度导致相邻板之间相互作用增大。但板的整体降温的作用往往要大于板的温度梯度的作用。为了增加相邻板之间相互作用,可以从改进接缝形式入手,最有效的接缝形式是拉杆接缝。这是因为拉杆接缝的主要作用是将相邻的道面板拉束在一起,防止道面接缝宽度的增大,即减少了由于板的整体降温作用而引起的板收缩变形,削弱了板的整体降温作用对相邻板之间的相互作用。因此,在实际工程中,解决道面板过大翘曲变形措施是增加板厚和设置拉杆接缝。

对于有拉杆接缝的混凝土道面板的翘曲高度的计算方法,由于拉杆的存在,使得相邻道面板之间的接缝保持紧密接触。在温度下降时,拉杆能使道面板之间的接缝保持紧密接触,即可认为道面板不会产生整体收缩。在计算翘曲高度时,以ΔTs=0代入计算公式即可。