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高延性水泥混凝土路面结构力学分析
| 论文题名： | 高延性水泥混凝土路面结构力学分析 |
| 关键词： | 高延性水泥混凝土;路面结构;力学特性;荷载疲劳;应力计算 |
| 摘要： | 高延性水泥混凝土(Engineered Cementitious Composites，简称ECC)是基于微观力学材料设计理论，采用纤维增强，具有较高的弯拉强度、优异变形能力、应变硬化及多缝开裂特征的纤维增强水泥基复合材料。与普通水泥混凝土相比，ECC材料优异的力学性能可以有效减少传统水泥混凝土路面因脆性开裂产生的病害，对于提高路面结构的耐久性和安全性有重要的意义。 但是，目前国内关于ECC材料的研究主要集中在材料本身的力学性能方面，关于ECC结构在外界荷载和环境作用下的研究则比较少。因此，需要分析ECC路面结构中的力学特性，研究这种新型路面结构的设计方法，为其工程应用提供一定的理论参考。论文采用有限元分析法，分析了行车荷载和温度梯度作用下ECC路面结构的力学响应，研究了ECC路面结构分别在行车荷载与温度梯度作用下的应力、位移与等效塑性应变。回归得到了ECC路面板荷载应力公式与温度应力公式。最后提出了基于可靠度理论的ECC路面结构的设计方法。 首先，论文分析了ECC路面结构在行车荷载作用下的力学响应。论文在考虑ECC材料本构关系的基础上，建立了考虑接缝影响的路面结构三维有限元模型。论文运用ABAQUS有限元软件模拟计算了ECC路面结构在行车荷载作用下的应力、位移与等效塑性应变。确定了ECC路面板的临界荷位，分析了行车荷载作用下不同路面结构参数对ECC路面板力学响应与疲劳性能的影响。 其次，论文分析了ECC路面结构在温度梯度作用下的力学响应。论文运用ABAQUS有限元软件建立了考虑ECC材料本构关系的路面温度应力有限元模型。模拟计算了温度梯度作用下不同路面结构参数对ECC路面板力学响应与疲劳性能的影响。 然后，论文研究了ECC路面结构的荷载应力及温度应力的回归公式。论文采用正交设计方法与多元回归方法回归得到了ECC路面板荷载应力公式。考虑到ECC材料的疲劳性能，分析了ECC路面板荷载疲劳应力的计算方法。同时回归出ECC路面板最大温度应力公式。 最后，论文提出了基于可靠度的ECC路面结构设计方法。论文根据前面分析得到荷载应力计算公式与温度应力计算公式，结合现行规范中关于荷载疲劳应力与温度疲劳应力的计算方法，提出了基于可靠度理论的考虑材料性能的ECC路面结构设计方法;通过设计实例，对比分析了规范方法关于普通水泥混凝土路面与论文方法关于ECC路面的计算结果，研究了两种方法的适用范围。同时，研究了ECC路面板的长度建议取值范围。 |
| 作者： | 廖志龙 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 陈小兵;胡萌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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