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CBFRC力学性能试验研究及其复合路面结构分析
| 论文题名： | CBFRC力学性能试验研究及其复合路面结构分析 |
| 关键词： | 纤维增强;橡胶混凝土;力学性能;复合路面;有限元分析 |
| 摘要： | 短切玄武岩纤维增强橡胶混凝土（简称 CBFRC）是将短切玄武岩纤维加入到橡胶混凝土中，通过与柔性材料橡胶颗粒的复合作用，在有效降低混凝土的弹性模量的同时，增强混凝土的抗压和抗折强度，为水泥混凝土路面减震降噪提供了可能。 本文对CBFRC的立方体抗压强度、轴心抗压强度、静力受压弹性模量、抗折强度等力学性能进行了试验研究。同时提出了CBFRC-RCC复合式路面结构，并对其车载应力进行有限元分析。具体研究成果如下： （1）随着橡胶颗粒掺量的增加，混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度在逐渐减小。橡胶颗粒掺量在0～20％时，混凝土强度降低缓慢，此后随着橡胶颗粒掺量增加而迅速下降，当橡胶颗粒掺量达到50%时，其强度已不能满足公路路面力学性能的要求。同时橡胶颗粒的掺入也改善了混凝土的破坏形态，其韧性明显增强。 （2）随着橡胶颗粒掺量的增加，橡胶混凝土的静力受压弹性模量在逐渐减小。橡胶颗粒掺量在0～30%时，混凝土强度降低缓慢，此后随着橡胶颗粒掺量增加而迅速下降。同时基于试验值回归分析，建立了静力受压弹性模量与立方体抗压强度的关系式。橡胶颗粒掺量在0～50%时，混凝土泊松比从0.1823升高到0.2125。 （3）0.2%短切玄武岩纤维掺入橡胶混凝土中后，其立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量及泊松比的试验点与原橡胶混凝土试验点几乎重合，说明加入玄武岩纤维对混凝土的上述力学性能影响较小。 （4）随着橡胶掺量的增加，混凝土的抗折强度逐渐降低，而随短切玄武岩纤维掺量的增加，橡胶混凝土抗折强度，又有明显的提高。 （5）橡胶混凝土的立方体抗压强度与抗折强度之比k（ k亦称为脆性系数）随橡胶掺量的增加而减小，并且短切玄武岩纤维的掺入可以进一步降低k。 （6）通过有限元软件的模拟分析，获得了CBFRC-RCC复合路面结构在车载应力下的变化规律：1）混凝土弹性模量的增加使相邻层板底应力减小，本层板底应力增大；2）当复合路面板总厚度增大时，下层板底应力减小，但上层板底拉应力则随上、下面层板相对厚度的减小而增大；3）上、下层板底应力随路基顶面当量回弹模量Et的增大均减小。 （7）根据上、下层路面板厚度、弹性模量以及路基顶面当量回弹模量Et对复合路面板底应力的影响规律，在CBFRC-RCC复合路面设计过程中，减小板底应力可采取的措施有：1）适当增大上层CBFRC的弹性模量、减小下层RCC的弹性模量；2）当复合路面板总厚度一定时，适当增加上层CBFRC板厚、减小下层RCC板厚；3）适当增大地基顶面当量回弹模量Et。 |
| 作者： | 赵艳艳 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 贺东青 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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