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层间粘结水泥路面损伤力学模型及应用
| 论文题名： | 层间粘结水泥路面损伤力学模型及应用 |
| 关键词： | 水泥混凝土路面;层间粘结;车辆荷载;力学模型;数值模拟;应力分布 |
| 摘要： | 在我国水泥混凝土路面里程不断增加的同时,路面的早期破坏也越来越突出,造成这种现状固然有施工质量差,后期养护不到位等原因;另一方面,也与目前我国水泥混凝土路面设计理论不完善以及车辆重载、超载有很大关系,这极大影响了水泥混凝土路面在高等级公路中的应用,制约了水泥混凝土路面的发展前景。为了能够进一步了解水泥混凝土路面结构的破坏机理,本文采用水泥路面理论分析和数值模拟的手段,在考虑层间结合状态和路面结构材料非均质基础上,分析车辆荷载作用下水泥路面内的应力分布。 文中首先建立车辆荷载作用下水泥路面结构的数值模型,分析层间粘结程度对水泥路面荷载应力和温度应力的影响。在此基础上,将水泥混凝土视作损伤材料,建立了考虑水泥混凝土路面和基层材料力学非均质的数值模型,分析了水泥面层与基层材料非均质力学特性对路面板荷载应力的影响规律。数值分析结果表明: 1)在标准轴载下,层间粘结使得荷载应力降低约0.179Mpa,使得温度应力升高约0.191Mpa,可见在标准荷载或低于标准轴载作用下层间光滑更有利。随着轴载增加,由层间粘结引起的温度应力增加值不变,但由层间粘结引起的荷载应力减小值不断增加。当轴载超过105kN时,层间粘结引起的荷载应力减小值要大于相应的温度应力增加值,这时层间粘结对水泥路面承载有利。由于水泥路面实际车辆荷载经常超过标准轴载,因此层间粘结对路面承载更有利。 2)水泥路面结构层材料的力学非均质性会引起路面板内应力集中,从而使得路面板内荷载应力增加,缩短水泥路面的寿命。在考虑水泥路面和基层材料力学性质非均质的条件下,层间粘结能有效降低路面板板底的拉应力水平,从而减缓了由于材料力学性质非均质引起的应力集中。 最后,依据上述研究结论,提出了水泥混凝土路面防治早期破坏的技术性措施,对水泥混凝土路面设计和施工有一定的指导意义。 |
| 作者： | 赵冠舒 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 赵全胜;张春会 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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