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水泥混凝土路面板温度翘曲室内试验研究
| 论文题名： | 水泥混凝土路面板温度翘曲室内试验研究 |
| 关键词： | 水泥混凝土路面板;温度翘曲;热膨胀系数;室内试验 |
| 摘要： | 水泥混凝土路面板沿厚度方向存在温度梯度时将会发生翘曲变形，即温度翘曲，如果水泥混凝土板不受任何约束作用，板发生温度翘曲变形后将不会产生任何应力，然而由于水泥混凝土板的翘曲变形将会受到不同约束的影响（板自重、基层、路肩以及相邻板块），导致水泥混凝土路面板内产生温度翘曲应力，这部分应力是水泥混凝土路面设计时的重要部分。虽然，很多研究者对水泥混凝土路面的温度翘曲变形和应力进行了大量研究，但尚局限于理论计算分析，试验方面开展较少。 因此，为了能够充分掌握水泥混凝土路面板的温度翘曲行为，本文将通过室内模拟试验，进行不同基层约束状况下水泥混凝土板的温度翘曲变形的对比分析。本文主要开展了如下工作： 首先，完成了水泥混凝土基本力学参数的试验研究，主要包括抗压强度、抗折强度、抗压弹性模量以及热膨胀系数。对热膨胀系数的研究采用了美国 AASHTO推荐的AASHTO TP60试验方法，并开发了全套的试验设备，通过实测得到混凝土的热膨胀系数为10.64×10-6/℃。 然后，通过斜剪试验以抗剪强度作为评价指标对不同基层与混凝土面层的接触状况进行了试验研究，得到水稳碎石基层试件的抗剪强度为4.20MPa，水稳砂砾基层试件的抗剪强度为3.12MPa，试验表明水稳碎石基层对混凝土面层的约束大于水稳砂砾基层对混凝土面层的约束。 其次，浇注了3块水泥混凝土板，基层约束分别为水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾和无基层约束，在环境控制箱内进行了板的温度翘曲变形试验研究，完成了不同约束状况下水泥混凝土板温度翘曲变形的试验对比分析。试验表明：无基层约束自由板的翘曲变形最大、水稳砂砾基层混凝土板的变形次之，而水稳碎石基层约束混凝土板的翘曲变形最小。这与斜剪试验中评价不同基层对混凝土路面变形约束的结果相符合。 最后，为了与试验结果进行综合的比较分析，本文采用ANSYS软件对水泥混凝土板的翘曲变形进行了有限元模拟，对基层约束混凝土板和无约束自由板分别建立了完全连续模型和无限小约束模型。试验和有限元计算结果对比分析表明，水泥稳定砂砾基层板和无约束自由板的翘曲变形实测结果与计算结果具有较好的一致性，水泥稳定碎石基层板由于环境控制箱加热不均匀导致前期测量结果与实测结果偏差较大，当温度不均匀性降低后，计算结果与实测结果接近。有限元模型基本反映出了试验的具体情况，并由此计算出了温度梯度为75℃/m时，水稳碎石基层约束的混凝土板内温度应力为0.208MPa，水稳砂砾基层约束下混凝土板的温度应力为0.182MPa，进一步说明水稳碎石基层对混凝土变形的约束要比水稳砂砾基层大。 |
| 作者： | 李松 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 侯相琛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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