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水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究
| 论文题名： | 水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究 |
| 关键词： | 水泥混凝土路面;裂缝形成与扩展;车板相互作用;路面动态响应;非线性科学;裂缝防治措施 |
| 摘要： | 该文在已有研究成果的基础上通过广泛调研,结合作者近几年来主持或参加的有关水泥混凝土路面研究课题的部分成果,在路面基层的各种性能得到保障的前提下,通过理论研究和试验研究,得出路面板的开裂破坏过程分为三个阶段,即初始裂缝形成阶段、裂缝累积和扩展阶段以及路面断裂破坏阶段.该文采用非线性科学理论(如混沌、分形等)来解释路面裂缝生成和扩展的机理和过程,从总体上对开裂和破坏的全过程加以描述,为水泥混凝土路面的开裂机理和破坏过程研究提供一种新的思路和方法.该文的创新点主要表现在以下几个方面:1.通过对路面板底界面开裂、路面板中裂缝积聚、扩展和路面表面车板相互作用及其对路面疲劳破坏的影响等三个层面的研究和分析,首次提出水泥混凝土路面的开裂和破坏过程可以分为三个阶段,即路面板底初始损伤和早期裂缝的形成阶段、使用期间荷载作用对路面造成的开裂损伤累计、加剧和裂缝扩展阶段以及路面断裂破坏阶段.2.提出了路面板与基层之间的层间结合关系和六种结合模式,并根据断裂力学的基本原理提出了路面板在早期凝结过程中,在面层与基层之间形成薄弱过渡层.3.综合利用损伤力学和断裂力学的基本原理分析提出,水泥混凝土路面板早期凝固过程中形成大量的微小缺陷而构成初始的损伤场.4.在已有理论分析的基础上,通过试验研究验证了由于路面不平整引起的车板相互作用产生的动态响应与路面表面平整状况、车速之间的关系,并分析计算了这种动态响应对路面疲劳破坏产生的严重影响,从另一角度解释了水泥混凝土路面往往在低应力水平状态下远未达到设计使用年限即出现破坏的真正原因.5.通过理论和试验研究,进一步定量分析和验证了荷载作用下路面裂缝的扩展过程可以用混沌方程、分形理论和渗流模型等非线性理论加以描述.6.在上述分析研究的基础上,针对性地提出了处理路面板与基层的层间界面从而降低路面板早期收缩应力的技术措施,以及用硅灰和聚合物作为外掺料以提高路面混凝土抑制裂缝扩展的能力等技术措施,并对其有效性进行了试验论证. |
| 作者： | 吴国雄 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 姚令侃 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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