張萬志，徐幫樹，李兵，楊來華，連艷武

東北地區(qū)機(jī)場(chǎng)混凝土道面溫度翹曲試驗(yàn)研究

張萬志1，徐幫樹1，李兵1，楊來華2，連艷武2

(1. 山東大學(xué) 巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心，山東 濟(jì)南，250061；2. 中鐵十二局集團(tuán)有限公司，山西 太原，030024)

為了研究我國東北地區(qū)機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面板板角溫度分布規(guī)律及溫度?應(yīng)力/應(yīng)變關(guān)系，依托新建松原查干湖機(jī)場(chǎng)道面工程開展道面溫度翹曲試驗(yàn)，應(yīng)用智能溫度、應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)板角不同深度處的溫度與應(yīng)變、應(yīng)力日間變化和季節(jié)性變化差異。研究結(jié)果表明：板內(nèi)溫度?應(yīng)變?cè)隽咳臻g變化規(guī)律具有明顯的滯回特性，且板頂同一點(diǎn)橫向溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝γ娣e比縱向的大；板內(nèi)應(yīng)力的日間變化具有近似周期性波動(dòng)特征，波動(dòng)峰值滯后溫度波動(dòng)峰值約1 h，且任一時(shí)間板內(nèi)同一點(diǎn)縱、橫向應(yīng)力相差不大。板內(nèi)溫度及應(yīng)變、應(yīng)力受季節(jié)性環(huán)境溫度影響顯著，隨環(huán)境溫度的降低，板內(nèi)正、負(fù)溫度梯度的日間交替持續(xù)時(shí)間有明顯變化；板內(nèi)溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝γ娣e逐漸減小；板頂最大壓應(yīng)力逐漸減小，最大拉應(yīng)力幾乎不受影響。

機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面；溫度翹曲試驗(yàn)；溫度梯度；溫度?應(yīng)力/應(yīng)變關(guān)系

近幾十年來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，全國乃至全世界范圍內(nèi)的機(jī)場(chǎng)修建正處于高速發(fā)展階段[1?2]，其中機(jī)場(chǎng)道面建設(shè)最為重要，它是供飛機(jī)飛行前準(zhǔn)備、起飛、降落、滑跑、維修保養(yǎng)的重要場(chǎng)地。在氣候條件惡劣的地區(qū)，機(jī)場(chǎng)道面工程修建面臨巨大的考驗(yàn)，尤其是機(jī)場(chǎng)混凝土道面受溫度荷載影響產(chǎn)生的翹曲變形和溫度應(yīng)力是其修建過程中面臨的嚴(yán)重問題之一。眾多學(xué)者對(duì)溫度荷載作用下水泥混凝土路面的溫度翹曲變形及溫度應(yīng)力開展了大量研究，研究方法主要有解析法[3?5]、數(shù)值法[6?8]、試驗(yàn)法[9?10]等。解析法能夠?qū)λ治鰡栴}進(jìn)行針對(duì)性研究，并可得到準(zhǔn)確的解析解，然而，對(duì)于復(fù)雜溫度變化或混凝土產(chǎn)生較大變形等問題，解析法的應(yīng)用往往存在一定困難。數(shù)值法能夠建立與實(shí)際情況相吻合的模型，但為了簡化計(jì)算，往往進(jìn)行某些假設(shè)，由此造成溫度翹曲變形和應(yīng)力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值存在一定的誤差。相比而言，試驗(yàn)法的假設(shè)和簡化條件少，能夠更真實(shí)地反映混凝土道面板溫度翹曲變形和應(yīng)力變化的實(shí)際情況。TELLER等[11]在Arlington試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)混凝土面層中心的溫度分布和溫度應(yīng)力進(jìn)行研究，驗(yàn)證了板內(nèi)溫度場(chǎng)分布是高度非線性的。CHOUBANE等[12]通過大量的溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，證明水泥混凝土路面板內(nèi)溫度場(chǎng)沿板厚方向?yàn)槎味囗?xiàng)式分布。景天然等[13]在同濟(jì)大學(xué)鋪筑了水泥混凝土試驗(yàn)路，對(duì)溫度沿板厚的變化和板頂溫度應(yīng)力進(jìn)行了研究，結(jié)果證明實(shí)測(cè)溫度翹曲應(yīng)力與威氏法解算結(jié)果相近。KIM等[14]基于不同配合比的混凝土路面板溫度試驗(yàn)，研究了溫度沿板深度的非線性分布特性，結(jié)果表明混凝土材料的熱導(dǎo)率越小，混凝土板內(nèi)相應(yīng)的溫差越大。MACKIEWICZ等[15]通過統(tǒng)計(jì)歐洲中部地區(qū)的溫度場(chǎng)非線性分布特征，進(jìn)一步研究了混凝土道面板內(nèi)大溫差對(duì)板內(nèi)應(yīng)力分布的影響。田波等[16]通過鋪筑足尺試驗(yàn)路，研究了不同基層類型下水泥混凝土路面板中心及板邊中心在溫度荷載下的響應(yīng)規(guī)律，結(jié)果表明貧混凝土基層路面板內(nèi)溫度應(yīng)力最大，級(jí)配碎石基層的最小。顏可珍等[17]基于實(shí)測(cè)溫度非線性分布數(shù)據(jù)，研究了其對(duì)混凝土路面板應(yīng)力和變形的影響，且提出負(fù)溫度梯度下板頂最大應(yīng)力計(jì)算公式。魏亞等[18]通過對(duì)西南農(nóng)村地區(qū)路面板內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，分析了路面溫度梯度的分布及變化特點(diǎn)，進(jìn)一步研究了溫度梯度和交通荷載的不利組合對(duì)不同尺寸路面板的應(yīng)力影響。綜合以上分析，目前，在水泥混凝土路面溫度翹曲的試驗(yàn)研究中，針對(duì)路面板角內(nèi)溫度場(chǎng)和應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)的關(guān)系還缺乏系統(tǒng)和有效的研究。對(duì)此，本文作者依托松原查干湖機(jī)場(chǎng)混凝土道面工程，基于2016?09—2016?11時(shí)間段內(nèi)板角位置溫度、應(yīng)變監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析我國東北地區(qū)道面板內(nèi)溫度?應(yīng)力/應(yīng)變變化關(guān)系，以便為我國同地區(qū)水泥混凝土道面板的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程背景

1.1 工程概況

松原查干湖機(jī)場(chǎng)位于吉林省松原市境內(nèi)，是1座在建的民用機(jī)場(chǎng)。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)址位于前郭縣蒙古艾里鄉(xiāng)查干湖村，距松原市區(qū)29 km，距查干湖保護(hù)區(qū)26 km，占地面積1.57×106m2，屬于國內(nèi)支線機(jī)場(chǎng)。

1.2 自然氣候條件

松原查干湖機(jī)場(chǎng)地區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候。春季干旱少雨，升溫較快；夏季炎熱，降水集中；秋季涼爽，變溫快，溫差大；冬季漫長，降雪量小，寒冷干燥。年平均氣溫為4.5 ℃左右，1月份溫度最低，極端最低氣溫?36.1 ℃；最高氣溫出現(xiàn)在7月份，極端最高氣溫37 ℃。2016年該地區(qū)9月份和10月份日溫差最大，分別達(dá)17 ℃和16 ℃。

1.3 機(jī)場(chǎng)道面結(jié)構(gòu)

機(jī)場(chǎng)跑道長2 500 m，寬45 m，垂直聯(lián)絡(luò)道長 233 m，寬23 m。機(jī)場(chǎng)道面結(jié)構(gòu)層自上而下依次為：厚度為36 cm的水泥混凝土面層；土工布、透層油；厚度為36 cm的水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層，分上、下2層，每層厚度為18 cm；厚度為54 cm的級(jí)配砂礫石墊層和土基層。水泥混凝土面層標(biāo)準(zhǔn)配合比如表1所示，其物理力學(xué)性能參數(shù)如表2所示，其中，其含氣量(體積分?jǐn)?shù))為3.4%。

表2 道面混凝土物理力學(xué)性能

2 道面溫度翹曲現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

受環(huán)境溫度變化影響，水泥混凝土道面板內(nèi)沿深度方向存在溫度梯度，致使板內(nèi)不同深度層位處發(fā)生不均勻的翹曲變形，當(dāng)板的翹曲變形受板體自重、基層反力、相鄰板鉗制、面層?基層摩擦、傳力桿、拉桿等因素的約束作用時(shí)板內(nèi)不同位置將分別產(chǎn)生拉、壓應(yīng)變?；诖耍疚淖髡咄ㄟ^在松原查干湖機(jī)場(chǎng)現(xiàn)澆混凝土道面板內(nèi)埋設(shè)溫度和應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)板角溫度和應(yīng)變變化情況。

2.1 試驗(yàn)道面板塊選取

松原查干湖機(jī)場(chǎng)道面板分塊縱向?yàn)?.0 m，橫向?yàn)?.5 m。由于溫度和應(yīng)變傳感器埋設(shè)于機(jī)場(chǎng)道面內(nèi)，為避免對(duì)道面施工質(zhì)量和后期運(yùn)行造成影響，選擇機(jī)場(chǎng)跑道縱向中間位置最外側(cè)某一板塊作為試驗(yàn)板塊。為分析道面板角位置溫度及溫度?應(yīng)變變化，溫度和應(yīng)變傳感器埋設(shè)于道面板角位置。

2.2 傳感器布設(shè)

根據(jù)MH/T 5004—2010“民用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面設(shè)計(jì)規(guī)范”規(guī)定：機(jī)場(chǎng)跑道鋼筋混凝土板設(shè)計(jì)中鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50 mm。因此，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)埋設(shè)溫度、應(yīng)變傳感器時(shí)，道面板頂和板底混凝土保護(hù)層厚度預(yù)留60 mm。

試驗(yàn)道面板角溫度傳感器沿豎向自上而下每隔 8 cm布設(shè)1個(gè)，共布設(shè)4個(gè)；應(yīng)變傳感器分別于板頂、板底各布設(shè)2個(gè)，1個(gè)沿板縱向布置、1個(gè)沿板橫向布置，共布設(shè)4個(gè)。道面板內(nèi)溫度、應(yīng)變傳感器平面及豎向布置圖如圖1所示，圖1中：A1為溫度傳感器；B1為縱向應(yīng)變傳感器；C1為橫向應(yīng)變傳感器；A1?1/2/3/4為溫度傳感器自上而下布設(shè)編號(hào)；B1?1/2為板頂、板底縱向應(yīng)變傳感器的編號(hào)；C1?1/2為板頂、板底橫向應(yīng)變傳感器的編號(hào)。

2.3 數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用長沙金碼公司生產(chǎn)的埋入式JMT?36B半導(dǎo)體溫度計(jì)和JMZX?215A智能應(yīng)變計(jì)自動(dòng)采集道面板內(nèi)溫度和應(yīng)變。數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)采用JMTX?2014無線傳輸模塊和DSC軟件系統(tǒng)。試驗(yàn)道面板塊澆筑時(shí)間為2016?09?03T6:00，溫度、應(yīng)變 采集時(shí)間為2016?09?03—2016?11?03，采集間隔為 1次/h。

數(shù)據(jù)單位：m

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 溫度場(chǎng)長期分布規(guī)律

選取觀測(cè)周期內(nèi)每日3:00和15:00的溫度，得到試驗(yàn)道面板角處溫度隨時(shí)間的長期變化情況，如圖2所示。東北地區(qū)自9月份至11月份，受季節(jié)影響環(huán)境溫度逐漸下降。從圖2可以看到：受環(huán)境溫度變化的影響，道面板內(nèi)溫度呈逐漸下降趨勢(shì)；在同一時(shí)間，因道面自身板厚的原因，板內(nèi)溫度沿板厚度方向呈明顯的梯度分布：夜晚(3:00)板頂溫度低于板底溫度，板內(nèi)為負(fù)溫度梯度；白天(15:00)板頂溫度高于板底溫度，板內(nèi)為正溫度梯度，且板內(nèi)溫度梯度不受季節(jié)影響，溫度梯度一直存在。

時(shí)刻：(a) 3:00；(b) 15:00

3.2 溫度場(chǎng)日間分布規(guī)律

為研究板角溫度梯度受季節(jié)性環(huán)境溫度的影響規(guī)律，選取9月份中旬與10月份下旬2個(gè)時(shí)間段進(jìn)行分析，具體為2016?09?19—2016?09?21和2016?10? 23—2016?10?25。在該時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)?shù)靥鞖馇缋蕰r(shí)，白天光照強(qiáng)烈，受地域特點(diǎn)影響，夜晚溫度低，晝夜溫差變化大，其溫度變化特點(diǎn)具有代表性。且從圖2可以看到：在2個(gè)時(shí)間段內(nèi)，板內(nèi)正、負(fù)溫度梯度明顯。因季節(jié)性環(huán)境溫度差異，9月份與10月份2個(gè)時(shí)間段內(nèi)環(huán)境溫度相差約15 ℃。試驗(yàn)板角溫度日間波動(dòng)曲線如圖3所示，不同時(shí)間板角溫度隨深度變化曲線如圖4所示。

(a) 2016?09?19—2016?09?21；(b) 2016?10?23—2016?10?25

從圖3可以看出：板內(nèi)溫度日間波動(dòng)曲線隨時(shí)間呈近似周期性波動(dòng)，波動(dòng)周期為24 h。板頂溫度受環(huán)境溫度影響最為顯著，波動(dòng)最為劇烈，板內(nèi)溫度波動(dòng)幅度隨著板深度增加逐漸減小，相位也依次滯后。受季節(jié)性環(huán)境溫度影響，東北地區(qū)不同月份某天板內(nèi)正、負(fù)溫度梯度持續(xù)的時(shí)間不同，9月份某天板內(nèi)正溫度梯度持續(xù)時(shí)間約為10 h (10:00—20:00)，負(fù)溫度梯度持續(xù)時(shí)間約為14 h；10月份某天內(nèi)板內(nèi)正溫度梯度持續(xù)時(shí)間約為7 h (11:00—18:00)，負(fù)溫度梯度持續(xù)時(shí)間約為17 h。由此可知：隨季節(jié)性環(huán)境溫度的降低，板內(nèi)正溫度梯度持續(xù)的時(shí)間逐漸縮短，負(fù)溫度梯度持續(xù)的時(shí)間逐漸延長。

從圖4可以看出：板內(nèi)溫度在板深度方向呈明顯的非線性分布，且在1 d之內(nèi)不同時(shí)間變化較大，板內(nèi)不同深度層位間存在溫度梯度，且隨著深度增加，溫度的變化趨勢(shì)越來越小，板的上半層溫度梯度遠(yuǎn)比下半層的大。東北地區(qū)不同月份某天板頂、板底最大正、負(fù)溫度梯度發(fā)生的時(shí)間相同，1 d內(nèi)最大正溫度梯度出現(xiàn)在15:00，最大負(fù)溫度梯度出現(xiàn)在6:00；但正、負(fù)溫度梯度相差較大，9月份最大正溫度梯度為7.2 ℃，最大負(fù)溫度梯度為?5.6 ℃；10月份最大正溫度梯度為5.1 ℃，最大負(fù)溫度梯度為?6.5 ℃。由此可得：隨季節(jié)性環(huán)境溫度的降低，板內(nèi)正溫度梯度逐漸減小，而負(fù)溫度梯度逐漸增大。

(a) 2016?09?20；(b) 2016?10?23

3.3 應(yīng)變分析

為了分析板角溫度與應(yīng)變?cè)隽康年P(guān)系，選取溫度最為均勻(溫度梯度幾乎為0 ℃)的時(shí)間作為溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)值，其他時(shí)間的溫度、應(yīng)變均為相對(duì)于基準(zhǔn)值的溫度增量和應(yīng)變?cè)隽?。若忽略固化翹曲、干縮翹曲、徐變等效應(yīng)的影響，則板在基準(zhǔn)時(shí)間應(yīng)平整，且與基層保持完全接觸的狀態(tài)。從圖3可以看到本文試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)處理的基準(zhǔn)時(shí)間：9月份為每日10:00和20:00，10月份為每日11:00和18:00?；鶞?zhǔn)值為 2個(gè)時(shí)間溫度或應(yīng)變的平均值，板內(nèi)實(shí)測(cè)溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厍€如圖5、圖6所示。

從圖5、圖6可以看出：混凝土板內(nèi)溫度?應(yīng)變?cè)隽壳€表現(xiàn)出非常明顯的滯回效應(yīng)，即應(yīng)變隨溫度升高或降低的變化路徑并不重合，而是形成1個(gè)滯回圈，且日間的溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝Σ煌耆睾希? d內(nèi)板頂溫度?應(yīng)變滯回圈面積明顯比板底的大，即板頂滯回圈的長、短軸更大；1 d內(nèi)板頂同一點(diǎn)縱、橫向溫 度?應(yīng)變?cè)隽繙厝γ娣e也不相同，其表現(xiàn)為滯回圈的長軸相同，短軸不同，即同一點(diǎn)的溫度增量相同，但橫向應(yīng)變?cè)隽看笥诳v向增量；1 d內(nèi)板底同一點(diǎn)縱、橫向溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝γ娣e相差不大。

(a) 2016?09?19—2016?09?21；(b) 2016?10?23—2016?10?25

(a) 2016?09?19—2016?09?21；(b) 2016?10?23—2016?10?25

分析東北地區(qū)不同月份的溫度?應(yīng)變?cè)隽繉?duì)比可得：受季節(jié)性環(huán)境溫度影響，不同月份板內(nèi)(板頂或板底)溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝γ娣e不同，與10月份相比，9月份明顯更大。因此，可以得出隨季節(jié)性環(huán)境溫度的降低，板內(nèi)溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝γ娣e逐漸減小。

3.4 應(yīng)力分析

文獻(xiàn)[19]指出，根據(jù)彈性薄板理論，考慮溫度效應(yīng)的影響，混凝土板內(nèi)應(yīng)力可通過下式計(jì)算：

試驗(yàn)道面板角縱、橫向應(yīng)力隨時(shí)間的波動(dòng)曲線如圖7所示，以拉應(yīng)力為正。

(a) 2016?09?18—2016?99?20；(b) 2016?10?23—2016?10?25

從圖7可以看到：考慮溫度效應(yīng)的板內(nèi)應(yīng)力隨時(shí)間變化呈近似周期性波動(dòng)，波動(dòng)周期為24 h，板頂內(nèi)應(yīng)力周期性波動(dòng)更明顯；板頂或板底同一點(diǎn)縱、橫向應(yīng)力隨時(shí)間變化的波動(dòng)趨勢(shì)相吻合，當(dāng)板頂為拉應(yīng)力時(shí)，縱向拉應(yīng)力稍大于橫向拉應(yīng)力，最大僅相差 0.48 MPa，當(dāng)板頂為壓應(yīng)力時(shí)，縱、橫向壓應(yīng)力相當(dāng)或橫向壓應(yīng)力稍大，最大僅相差?0.59 MPa；板底縱、橫向拉壓應(yīng)力相差不大，拉應(yīng)力最大相差0.09 MPa，壓應(yīng)力最大相差?0.11 MPa。

對(duì)比分析東北地區(qū)不同月份的板內(nèi)應(yīng)力可得：板頂拉應(yīng)力相差較小，壓應(yīng)力相差較大；板底拉壓應(yīng)力均相差較小。9月份與10月份板頂最大拉應(yīng)力分別為2.96 MPa和2.99 MPa，最大壓應(yīng)力分別為?4.8 MPa和?2.13 MPa；9月份與10月份板底最大拉應(yīng)力分別為0.79 MPa和0.56 MPa，最大壓應(yīng)力分別為 ?0.74 MPa和?0.47 MPa。因此，可以得出：隨季節(jié)性環(huán)境溫度的降低，板底拉壓應(yīng)力變化較小，板頂最大拉應(yīng)力變化不大，但最大壓應(yīng)力逐漸減小。

綜合分析圖4和圖8可知：當(dāng)板角為負(fù)溫度梯度時(shí)，板頂為拉應(yīng)力；當(dāng)板角為正溫度梯度時(shí)，板頂為壓應(yīng)力。1 d內(nèi)板頂最大拉壓應(yīng)力發(fā)生的時(shí)間滯后于最高、最低溫度發(fā)生時(shí)間，板頂最低溫度發(fā)生在6:00—7:00，最大拉應(yīng)力發(fā)生在7:00—8:00，板頂最高溫度發(fā)生在14:00—15:00，最大壓應(yīng)力發(fā)生在15:00—16:00，即1 d內(nèi)板頂應(yīng)力波動(dòng)峰值滯后于溫度波動(dòng)峰值約1 h。

4 結(jié)論

1) 混凝土板內(nèi)溫度受季節(jié)性環(huán)境溫度影響顯著，板內(nèi)溫度與環(huán)境溫度變化趨勢(shì)相吻合。且隨季節(jié)性環(huán)境溫度降低，板內(nèi)正溫度梯度持續(xù)的時(shí)間逐漸縮短，最大正溫度梯度逐漸減小，負(fù)溫度梯度持續(xù)的時(shí)間逐漸延長，最大負(fù)溫度梯度逐漸增大。

2) 混凝土板內(nèi)溫度沿深度方向非線性分布和日間非完全周期性波動(dòng)的特性，使板內(nèi)溫度?應(yīng)變?cè)隽壳€表現(xiàn)出非常明顯的滯回效應(yīng)，且日間的溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝Σ煌耆睾稀? d內(nèi)板頂同一點(diǎn)橫向溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝Ρ瓤v向的大；但板底同一點(diǎn)縱、橫向溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝ο嗖畈淮?。且隨季節(jié)性環(huán)境溫度的降低，板內(nèi)溫度?應(yīng)變?cè)隽繙厝γ娣e逐漸 減小。

3) 考慮溫度效應(yīng)的板內(nèi)應(yīng)力隨時(shí)間日間變化呈近似周期性波動(dòng)，板頂波動(dòng)顯著，板底波動(dòng)較弱，1 d內(nèi)板頂應(yīng)力波動(dòng)峰值滯后溫度波動(dòng)峰值約1 h。板內(nèi)同一點(diǎn)縱、橫向應(yīng)力隨時(shí)間日間變化的波動(dòng)趨勢(shì)相吻合，任一時(shí)間縱、橫向應(yīng)力相差不大：板頂縱、橫向最大拉應(yīng)力相差0.48 MPa，最大壓應(yīng)力相差?0.59 MPa；板底縱、橫向拉應(yīng)力最大相差0.09 MPa，最大壓應(yīng)力相差?0.11 MPa。且隨季節(jié)性環(huán)境溫度降低，板底拉壓應(yīng)力變化較小，板頂最大壓應(yīng)力逐漸減小，但最大拉應(yīng)力幾乎不受影響。

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(編輯 劉錦偉)

Experimental research on temperature warping of airport cement concrete pavement in northeast China

ZHANG Wanzhi1, XU Bangshu1, LI Bing1, YANG Laihua2, LIAN Yanwu2

(1. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, China; 2. China Railway 12th Bureau Group Co. Ltd., Taiyuan 030024, China)

In order to study the temperature distribution and temperature-stress/strain relationship of concrete slab corner of airport pavement in northeast China, a pavement temperature warping experiment was carried out based on the Chagan Lake Airport Pavement Project under construction. Daily and seasonal variations of temperature, strain and stress at different depths of concrete slab corner were constantly monitored by intelligent temperature-strain sensors. The results show that the daily variations of the temperature-strain increment in the lab have obvious hysteretic-like characteristics, and the transverse temperature-strain increment hysteresis loops are larger than those in the longitudinal direction in the sameposition on the top of the slab. Daily variations of the stress in the slab are characterized by approximate periodic fluctuation; However, the wave peaks of the stress lag behind the temperature about an hour. Meanwhile, there is little difference between the longitudinal and transverse stresses in the slab at the same time and in the same position. The temperature, strain and stress in the slab are significantly influenced by the seasonal environment temperature. With the decrease of the environment temperature, the daily alternating durations of the positive and negative temperature gradients in the slab vary accordingly, and the temperature-strain increment hysteresis loops shrink gradually. Simultaneously, the maximum compressive stress on the top of the slab decreases, but the maximum tension stress are hardly affected.

airport cement concrete pavement; temperature warping experiment; temperature gradient; temperature? stress/strain relationship

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.09.025

U416.216

A

1672?7207(2018)09?2308?08

2017?09?12；

2017?11?15

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50909056)；山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(ZR2014EEM029，ZR2014EEM014)；住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2015年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(2015-K5-004) (Project(50909056) supported by the National Natural Science Foundation of China; Projects (ZR2014EEM029, ZR2014EEM014) supported by the Natural Science Foundation of Shandong Province; Project(2015-K5-004) supported by the 2015 Science and Technology Program of the Housing and Urban-Rural Construction Ministry)

徐幫樹，博士，副教授，從事道路工程安全及GIS軟件系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用研究；E-mail: xubangshu@sdu.edu.cn