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混凝土路面脱空板角的温度应力有限元分析研究
| 论文题名： | 混凝土路面脱空板角的温度应力有限元分析研究 |
| 关键词： | 水泥混凝土路面;板角脱空;温度应力;模拟计算 |
| 摘要： | 近年来，水泥混凝土路面作为一种高等级路面被广泛使用。混凝土路面在交通荷载和温度应力的重复作用下路面板角出现了脱空，板角脱空现象降低了路面的使用性能。本文主要研究了板角脱空后水泥混凝土路面板角处的温度应力。本文利用大型有限元软件ANSYS对混凝土路面进行模拟计算，主要分析了路面完全接触状态下与板角脱空状态下板角的温度应力变化规律，以及研究了影响板角温度应力的主要因素，得出以下研究成果: ①对水泥混凝土路面板角脱空的形成机理进行了具体的分析，研究了水泥路面出现脱空的影响因素、检测方法等内容。 ②进行了水泥混凝土路面温度场的研究及路面翘曲变形理论的具体分析。 ③建立了水泥混凝土路面板角脱空和未脱空三维有限元模型。分别进行了参数和单元的选取、网格的划分及约束条件的施加等内容。 ④温度梯度、面层厚度、面层模量这几个影响因素中，温度梯度对水泥路面板角温度应力的影响最为显著，面层模量和厚度不太明显。所以，可以通过采取一些有效的措施，尽量减小路面的温度梯度，避免水泥路面板角发生很早的破坏。 ⑤分析了温度梯度的变化对水泥混凝土路面板角温度应力的影响。板角温度应力的大小取决于路面的温度梯度，而与路表温度或者板底温度没有直接关系。随着温度梯度的逐渐变大，板角的温度应力逐渐增大。 ⑥研究了脱空面积对板角温度应力的影响。当路面由未脱空变为脱空时板角温度应力的变化比较明显，而随着脱空面积的增大，温度应力变小，且应力的变化率均在3％以内。脱空面积较大时，面层与基础之间接触变弱，束缚减小，故温度应力相应降低。所以，脱空时板角的温度应力小于未脱空时的温度应力。 ⑦一般水泥的抗拉能力都比较弱，当水泥路面板受到负温度梯度时板角处受到拉应力作用，此时，混凝土路面很容易发生破坏。 ⑧分析了面层模量对板角温度应力的影响，温度应力随着面板模量的增大而增大。面层模量增加时，路面的刚性特征提高，对混凝土变形的束缚增强，导致应力提高。在进行面层模量取值时，在保证路面承载力的前提下，面层模量不宜太大。 |
| 作者： | 段小兰 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 杨锡武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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