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车辆荷载、温度梯度和湿度梯度综合作用下CRCP结构应力分析

作　者: 宋柳
导　师: 许金良
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: CRCP 车辆荷载温度梯度湿度梯度结构应力 ABAQUS有限元冲断
分类号: U416.216.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

连续配筋混凝土路面(CRCP)完全不设胀缝及缩缝(施工缝及构造需要的胀缝除外),大大提高了路面的平整度及整体强度和汽车行驶的平稳性,同时降低了养护费用,使用寿命长,因此具有很大的发展前景,但由于人们对裂缝认识的偏见和投资费用较高而发展缓慢。目前国外研究了大量模型但存在局限性,不符合中国国情,因此需要针对目前研究存在的不足,对CRCP的力学模型展开深入、系统的研究,建立比较完善的力学模型,这具有重要的理论价值和现实意义。本文参考大量国内外CRCP模型,借鉴国内外温度梯度和湿度梯度研究方法,考虑温度沿板厚的变化情况和板面翘曲影响,提出了将非线性温度分布转化为线性温度分布、将湿度梯度转化为温度梯度等的计算方法。在此基础上,考虑裂缝间的传荷能力、沥青夹层和路肩的影响,通过ABAQUS有限元仿真软件,引入弹簧单元模拟裂缝间传荷能力,并介绍了弹簧刚度与传荷能力的换算方法。提出钢筋等效和厚度等效概念和方法,并对其进行可靠性论证,得出等效公式,大大简化了计算模型；通过几何尺寸、单元选取、边界条件、荷载条件等计算参数论述仿真模型,得出各重要参数对计算结果的影响规律。考虑裂缝间传荷系数、裂缝间距、温度梯度和板厚的变化,给出了车辆荷载、温度梯度作用下CRCP应力分析诺谟图,并给出了查询诺谟图设计案例。分析了冲断产生的机理,研究了冲断预测程序,其中考虑传荷系数损失、混凝土的疲劳损伤等的影响,给出了基于横向裂缝非均匀分布的冲断预估方法。分析了试验路情况和CRCP施工技术,研究了应变和弯沉测试方法,并根据试验路的现实条件和测试结果建立力学模型,最终实现了将测试结果运用到力学模型,更实际的反映路面的真实情况。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 研究的目的及意义  10-11
  1.2 连续配筋混凝土路面模型研究现状  11-18
    1.2.1 国外研究现状  11-17
    1.2.2 国内研究现状  17-18
  1.3 主要研究内容与技术路线  18-21
    1.3.1 主要内容  18-19
    1.3.2 技术路线  19-21
第二章 CRCP 温度梯度和湿度梯度  21-28
  2.1 CRCP温度梯度  21-25
    2.1.1 温度梯度的定义  21-22
    2.1.2 非线性温度梯度  22-24
    2.1.3 非线性温度分布等效和温度内应力  24-25
  2.2 CRCP湿度梯度和湿度应力  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章车辆荷载、温度梯度和湿度梯度综合作用下CRCP结构应力分析  28-50
  3.1 ABAQUS有限元简介  28-30
    3.1.1 ABAQUS软件介绍  28
    3.1.2 ABAQUS的主要组成部分  28-30
  3.2 裂缝间传荷能力  30-33
    3.2.1 传荷能力与裂缝刚度关系  30-32
    3.2.2 传荷能力有限元模拟  32-33
  3.3 CRCP有限元模型建立  33-42
    3.3.1 混凝土开裂模型  33-35
    3.3.2 钢筋等效  35-38
    3.3.3 板厚等效及沥青层的影响  38-42
  3.4 仿真模型  42-47
    3.4.1 基本假设  42
    3.4.2 基本参数与属性  42-47
  3.5 参数敏感性分析  47-49
    3.5.1 传荷系数的影响  47
    3.5.2 板厚的影响  47
    3.5.3 裂缝间距的影响  47-48
    3.5.4 温度梯度的影响  48
    3.5.5 路肩与行车道间传荷能力的影响  48
    3.5.6 面层与基层间摩擦系数的影响  48-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章 CRCP冲断研究  50-58
  4.1 CRCP应力诺谟图  50-51
  4.2 设计案例  51-52
  4.3 CRCP冲断预估  52-57
    4.3.1 冲断机理  52
    4.3.2 冲断预估程序  52-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章试验路研究  58-72
  5.1 试验路工程概况  58-59
  5.2 CRCP施工技术研究  59-63
    5.2.1 施工工序  59-60
    5.2.2 混凝土施工  60-62
    5.2.3 施工缝处理  62
    5.2.4 端部处理  62
    5.2.5 行车道与路肩的连接  62
    5.2.6 抗滑构造施工  62
    5.2.7 养生  62-63
    5.2.8 预成缝  63
  5.3 试验路调查测试与分析  63-66
    5.3.1 测试仪器和数据采集  63-64
    5.3.2 应变测试  64-65
    5.3.3 弯沉测试  65-66
  5.4 测试结果在模型中的应用  66-71
    5.4.1 模型参数的选择  66-68
    5.4.2 模型论证  68-70
    5.4.3 利用试验路数据确定边界条件  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章结论  72-74
  6.1 主要结论  72-73
  6.2 展望  73-74
附录  74-75
参考文献  75-77
致谢  77

车辆荷载、温度梯度和湿度梯度综合作用下CRCP结构应力分析

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