A simplified approach for predicting early-age concrete pavement deformation

Abstract

Studies on deformation characteristics of early-age Jointed Plain Concrete Pavements (JPCP) due to environmental effects have drawn significant interest over the years. However, the complex nature of the problem arising from interacting environmental factors has resulted in difficulties in predicting the JPCP deformation characteristics. This study introduces a simplified approach for predicting the early-age deformation of JPCP due to environmental factors using an equivalent temperature difference concept. A newly constructed JPCP section on highway US–30 near Marshalltown, Iowa was instrumented to monitor the pavement response to variations in temperature and moisture during the first seven days after construction. Based on the collected field data, the total equivalent linear temperature difference (ΔT_teltd ) corresponding to the actual deformation was quantified using Finite Element (FE) based approach, namely ISLAB 2000. The FE-based calculations were compared with the field measured slab deformation properties. Better predictions were obtained when employing a simplified equivalent temperature difference (ΔTteltd) concept for FE based primary response model.

Supaprastintas metodas, prognozuojantis ankstyvojo betono dangos deformacijas

Santrauka. Pastaraisiais metais ypač domimasi ankstyvojo betono kelio dangos (JPCP) deformacijos charakteristikomis ir poveikio aplinkai tyrimais, tačiau dėl aplinkos veiksnių sąveikos kyla sunkumų prognozuojant JPCP būdingąsias deformacines savybes. Šiame darbe pateikiamas supaprastintas metodas, kaip galima būtų prognozuoti ankstyvojo betono deformacijas JPCP, kylančias dėl aplinkos veiksnių, vartojant ekvivalentinės temperatūros skirtumo sąvoką. Naujai statomame JPCP US-30 plente prie Maršaltauno Ajovoje buvo sukonstruota bandymų įranga ir stebėta dangų reakcija į temperatūros bei drėgmės pokyčius per pirmąsias septynias dienas po statybų pabaigos. Remiantis gautais rezultatais, visų lygiaverčio linijinės temperatūros skirtumų (ΔT_teltd ), atitinkančių faktinę deformaciją, vertės buvo skaičiuojamos taikant baigtinių elementų (FE) metodą su ISLAB 2000. Apskaičiuotos FE vertės buvo palygintos su natūrinėmis sąlygomis išmatuotomis deformacinėmis savybėmis. Tikslesnė prognozė buvo gauta taikant supaprastintą temperatūrų skirtumo (ΔT_teltd ) metodiką, grindžiamą pirminiu FE modeliu.

Reikšminiai žodžiai: betonas, JPCP, deformacija, baigtinių elementų metodas, temperatūrų skirtumas, dangos analizė ir projektavimas.

Keyword : concrete, JPCP, curling, warping, finite element analysis, equivalent temperature difference, pavement analysis and design