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基于损伤理论的混凝土路面结构破坏机理研究
| 论文题名： | 基于损伤理论的混凝土路面结构破坏机理研究 |
| 关键词： | 混凝土路面结构;横观各向同性;结构破坏;损伤机理;有限元分析 |
| 摘要： | 近年来，公路在我国的发展非常迅速，公路上车辆行驶速度快，交通流量大，超载情况普遍。因此公路对路面路基的要求严格。已超载车辆对路面的损伤成为路面损伤的因素之一，在车辆超载的作用下，路面的损伤破坏，成了工程界主要关注的问题。大量的研究表明，路面的受力过程往往伴随着损伤的发生，并且由于损伤力学在混凝土道路工程中的应用日益成熟，因此有必要在研究中引入混凝土的损伤模型以贴合工程实际。与此同时，基层表现为明显横观各向同性特征。综上两点本文同时考虑了路基的横观各向同性和路面的混凝土损伤特性对道路性能的影响。 本文在已有研究成果的基础上，将弹性损伤理论和横观各向同性理论与有限元方法相结合，建立了路面结构的三维仿真模型，同时考虑路基横观各向同性和路面的混凝土损伤的路面结构在动力荷载作用下的损伤，并研究了损伤度与路面刚度以及结构厚度的关系以用于优化路面设计。本文的主要研究内容如下： 1、选取典型的混凝土路面结构为研究对象，该结构将路面从上到下分为面层、基层、底基层和土基层。针对不同结构层的性质，研究贴合工程实际的本构关系，利用ABAQUS软件建立合理的三维有限元模型。 2、混凝土路面的损伤破坏多数是因为车辆动力荷载造成的，故本文研究了交通荷载作用对路面造成的损伤以确定损伤发生位置以及损伤演化过程，研究表明，损伤位置以及损伤演化方向符合理论分析以及工程实际。 3、本文首先通过比较不同超载量情况下的损伤因子，得出能够引起损伤的临界荷载。在此荷载基础上，改变不同结构层的结构刚度以及结构厚度，对得出的损伤因子进行分析比较，得出最优的路面结构，以用于指导路面设计。 本文研究表明，各个结构参数的优化都可以改善路面的损伤破坏情况，其中面层厚度的变化对损伤因子的影响最为明显。在工程中为取得较好的经济效益，本文建议应首要考虑采取合理的面层厚度设计。 |
| 作者： | 庞鹏飞 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 刘俊卿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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