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掺粉煤灰陶粒混凝土断裂力学参数对路面疲劳寿命影响研究
| 论文题名： | 掺粉煤灰陶粒混凝土断裂力学参数对路面疲劳寿命影响研究 |
| 关键词： | 混凝土;路面;断裂力学;疲劳寿命;有限元法 |
| 摘要： | 掺粉煤灰陶粒混凝土是以陶粒取代传统碎石并加入一定比例的粉煤灰按照配合比配制而成的混凝土。因其干表观密度相对较低，所以视其为轻骨料混凝土的一种。本文采用理论分析、试验研究和有限元数值模拟相结合的方法，研究掺粉煤灰陶粒混凝土断裂力学参数及其对路面疲劳寿命的影响。通过以上研究及分析工作，以期进一步明确掺粉煤灰陶粒混凝土的力学性能、断裂力学参数及其作为路面混凝土的疲劳寿命，指导带初始裂缝的掺粉煤灰陶粒混凝土路面板的疲劳寿命预估及陶粒混凝土的实际工程应用。 文章提出了掺粉煤灰陶粒混凝土混合料拌和过程中拌和机具的选择、拌和和试件振动成型工序以及最优时间的控制;通过抗压、抗折试验及断裂韧性、断裂能试验研究了掺粉煤灰陶粒混凝土的强度增长规律和不同龄期的断裂力学参数。研究发现，陶粒混凝土作为路面混凝土其相关力学指标均满足规范要求，并且有相当量的富余值，可应用于道路工程。但是其抗折强度不高，极易在早龄期和使用过程中造成损伤，形成缺陷。此外，试验研究发现，随着标准养护条件持续时间的增长，试件最终获得的起裂断裂韧度值、失稳断裂韧度值和断裂能均越大，表明结构抵抗裂纹起裂及发展的能力越强。因此，需要尽可能地使新铺筑的陶粒混凝土路面处于标准养护条件下，保证其温度与湿度的供应，并且尽可能地延长养护的时间。 本文通过采用以扩展有限元法为理论构架的ABAQUS6.11版有限元软件，并结合试验所得相关参数对陶粒混凝土单边切口三点弯曲梁进行数值模拟，在此基础上研究分析了带初始裂缝的掺粉煤灰陶粒混凝土路面板在不同养护龄期下的应力强度因子，研究表明应力强度因子随着养护龄期和路面板弹性模量的增长而增大，并且路面板的最终抗裂能力是由其刚度劣化与韧度强化二者的耦合作用所决定的。而后，通过理论分析，将应力强度因子与对应的起裂断裂韧度值相联系，研究带初始裂缝的路面板的疲劳寿命，并对不同养护龄期下带初始裂缝的路面板的疲劳寿命进行预估，以期针对陶粒混凝土路面的病害做早期的、有规划的养护和修复以防止病害的蔓延而影响道路的正常使用或者降低其使用寿命，增加修复难度和费用，为陶粒混凝土路面的设计、养护、修补、换板提供实际理论依据。 |
| 作者： | 刘柳 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 魏建明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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