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BFRP筋无砟轨道板的疲劳理论分析及温度应力模拟
| 论文题名： | BFRP筋无砟轨道板的疲劳理论分析及温度应力模拟 |
| 关键词： | CRTSⅡ型板式无砟轨道;CRTSⅢ型板式无砟轨道;BFRP筋;部分预应力混凝土;疲劳理论;温度应力模拟 |
| 摘要： | 中国高铁从借鉴到独自研发创新，开发多种无砟轨道板。其中CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板式轨道板自2008年以来大量应用于高速铁路建设，但钢筋腐蚀等多种问题却难以解决。玄武岩纤维复合材料（BasaltFiberReinforcedPolymer，简称BFRP）近年发展迅猛，同时具有抗电磁和耐腐蚀等优点，将其应用于海洋工程和特殊工程的潜力巨大。比如近几年部分学者将其使用于海砂混凝土结构中，表现良好。为解决轨道板内钢筋电流互感和板内钢筋腐蚀问题，同时证明BFRP筋应用于轨道板的可行性，本文基于国内外学者对BFRP筋以及无砟轨道板研究现状，进行了荷载计算、方案比选、疲劳分析、疲劳模拟以及温度模拟分析等内容，主要有： （1）基于规范的极限状态法，计算轨道板所承受荷载；对比等刚度方案的承载能力以及裂缝宽度，结果表明BFRP筋方案承载力为钢筋的1.6倍，裂缝宽度为1.7倍；同时基于混凝土横截面应力状态相等给出不同方案足尺轨道板对应的纵向等效缩尺试件。 （2）改进基于规范的疲劳分析方法，对BFRP筋轨道板的缩尺等效试件进行疲劳分析，描述了轨道板的筋材应变变化以及疲劳破坏特点，同时从筋材应变、理论寿命以及预应力筋损伤角度评价后给出较理想BFRP筋配筋方案，最后对理想方案进行理论分析和疲劳模拟。 （3）建立CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板有限元模型，模拟高寒地区温度应力损伤、变形特点以及其影响因素。结果表明BFRP筋替代钢筋前后，轨道板变形相差2%，损伤等特点无明显差别。在此基础上，给出两种板型应用于高寒地区的改进措施和方案选择建议。 结合疲劳分析和模拟、温度模拟、承载力以及裂缝宽度计算等内容，证实等刚度下BFRP筋替代轨道板内钢筋后表现良好，且替代后疲劳寿命以及损伤累积优于钢筋方案，值得进一步优化设计。 |
| 作者： | 邓柘浩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李冀龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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