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多孔水泥混凝土路面的温度效应分析

作　者: 王东
导　师: 胡力群
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 多孔水泥混凝土路面孔隙率温度响应温度应力有限元法 ANSYS 接缝
分类号: U416.216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国交通事业的快速发展,便利的交通设施在给人们带来了极大方便的同时,也给人们赖以生存的环境和生态平衡系统带来了极大的损害。多孔水泥混凝土作为一种新型的环境友好型生态混凝土而备受人们的关注。通过相关的研究资料可知,多孔水泥混凝土路面材料在满足一定承载能力的同时,其特有的骨架空隙结构又赋予它具有透水、透气、降噪等优异的路用服务性能。将其作为路面铺装材料,不仅能够提高道路排水效率和行车安全性,还能够保护生态环境,缓解城市热岛效应。因此,对生态环保型多孔水泥混凝土路面进行深入的研究具有非常重要的工程和环保意义。本文主要围绕多孔水泥混凝土路面温度效应分析展开研究。首先介绍了多孔水泥混凝土作为路面材料的优越性,以及国内外对多孔水泥混凝土路面的研究现状；为研究多孔水泥混凝土的温度响应特征,本文采用填充包裹理论配制单一粒径多孔水泥混凝土试件,并对其进行孔隙结构特征分析、抗压抗折性能试验；通过室内模拟太阳辐射和自然风的作用,对多孔水泥混凝土温度响应特征进行分析；提出多孔水泥混凝土路面的四层体系结构,确定其各结构参数；根据温度应力计算理论,通过有限元建立热-结构耦合的三维模型对其温度应力进行研究,分析了多孔水泥混凝土与普通水泥混凝土温度梯度、面层厚度和模量,基层模量、板长及板宽对温度应力的影响规律,并通过对多孔水泥混凝土路面温度应力的研究,分析并建议其合理的接缝间距。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 多孔水泥混凝土概述  9-11
  1.2 问题的提出  11-13
  1.3 国内外研究现状  13-19
    1.3.1 多孔水泥混凝土的研究现状  13-16
    1.3.2 温度场及温度应力的研究现状  16-19
  1.4 研究方案及内容  19-20
第二章原材料性质及性能测试  20-33
  2.1 原材料的性质  20-23
    2.1.1 水泥  20-21
    2.1.2 粗集料  21-22
    2.1.3 水  22-23
  2.2 配合比方案的确定  23-25
    2.2.1 现有的级配理论  23
    2.2.2 多孔水泥混凝土的设计原则  23-24
    2.2.3 配合比参数的步骤  24-25
  2.3 试件的制备与养护  25-26
    2.3.1 试件的制备  25-26
    2.3.2 养护  26
  2.4 性能测试  26-32
    2.4.1 孔隙  26-30
    2.4.2 抗压强度  30
    2.4.3 抗弯拉强度  30-31
    2.4.4 试验结果分析  31-32
  2.5 小结  32-33
第三章不同情况下多孔水泥混凝土面板的温度变化  33-46
  3.1 实验概况  33
  3.2 实验内容  33-35
    3.2.1 温度的测量  33-34
    3.2.2 试件的制作与测温布置  34
    3.2.3 模拟试验  34-35
  3.3 实验结果与分析  35-45
    3.3.1 实验结果  35-37
    3.3.2 实验结果分析  37-45
  3.4 小结  45-46
第四章路面温度效应理论分析  46-61
  4.1 路面混凝土温度场的形成及影响因素  46-48
    4.1.1 水泥混凝土温度场路面的形成  46
    4.1.2 路面温度场的影响因素  46-48
  4.2 热传导基本理论  48-52
    4.2.1 温度场和温度梯度  49
    4.2.2 傅立叶定律  49-50
    4.2.3 导热微分方程  50
    4.2.4 多孔介质中的传热传质过程  50-52
  4.3 路面温度应力的理论与计算方法  52-58
    4.3.1 路面温度应力的概述  52-53
    4.3.2 水泥混凝土路面温度应力的分析理论  53-58
  4.4 有限元法在水泥混凝土路面结构分析中的应用  58-60
  4.5 Ansys有限元软件简介  60
  4.6 本章小结  60-61
第五章多孔水泥混凝土路面温度应力的有限元分析  61-80
  5.1 多孔水泥混凝土路面的结构  61-65
    5.1.1 多孔水泥混凝土路面结构的拟定  61-62
    5.1.2 多孔水泥混凝土热物性参数  62-65
    5.1.3 路面结构参数的选择  65
  5.2 路面温度场与温度梯度  65-69
  5.3 翘曲应力有限元模型的建立  69-71
    5.3.1 单元的选取  69-70
    5.3.2 网格的划分  70-71
    5.3.3 约束条件  71
  5.4 温度应力有限元模型的计算验证  71-72
  5.5 温度翘曲应力影响参数的规律分析  72-77
    5.5.1 温度梯度对温度应力的影响  73-74
    5.5.2 面层厚度对温度应力的影响  74-75
    5.5.3 板长对温度应力的影响  75
    5.5.4 基层模量的影响  75-76
    5.5.5 板宽的影响  76-77
  5.6 多孔水泥混凝土面层接缝的设置  77-79
    5.6.1 接缝的作用  77
    5.6.2 多孔水泥混凝土面层的接缝间距  77-79
  5.7 小结  79-80
结论与展望  80-82
参考文献  82-85
致谢  85

多孔水泥混凝土路面的温度效应分析

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