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动静荷载作用下水泥混凝土路面接缝传荷能力的研究

作　者: 张淑泉
导　师: 田小革
学　校: 长沙理工大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 水泥混凝土路面 接缝传荷能力 FWD 脱空 弹性半空间地基模型
分类号: U416.216
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 132次
引　用: 4次
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内容摘要


水泥混凝土路面为了减少温度开裂及干缩开裂,设置了接缝,而接缝却成了水泥混凝土路面最薄弱的部分。接缝的传荷能力对于水泥混凝土路面的路用性能和使用寿命,以及对于旧水泥凝土路面的罩面设计及其使用寿命具有较大的影响。因此接缝传荷能力的检测与评价对于水泥混凝土路面的养护、维修和罩面均具有重要意义。本文详细介绍了有限元模型在静载及动载作用下的基本理论,确定了地基、混凝土板及接缝的有限元模型;对模型的单元类型及有限元网格划分做了详细介绍,根据FWD的工作原理确定了模型动态加载的参数设置,进而对模型进行动态荷载作用下的模型校验;并对接缝的传荷机理及现有接缝传荷能力的评价指标进行了介绍。本文先对现有接缝传荷能力评价指标进行了对比分析,针对这几种评价指标的不足,提出一种适合的指标对接缝传荷能力进行评价。进而分别对模型施加静载和FWD半正弦荷载进行了动力响应分析,并采用新的评价指标对接缝传荷能力进行评价。确定动静作用下接缝模量、宽度、面板模量、基层模量及脱空尺寸对受荷板和未受荷板弯沉以及接缝传荷能力的影响。其次对受荷板弯沉、未受荷板弯沉及接缝传荷能力的动静作用下的关系进行分析,确定接缝模量、宽度、面板模量、基层模量及脱空尺寸对动静关系的影响。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 我国水泥混凝土路面的发展  9-10
  1.2 问题的提出和研究的意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-14
    1.3.1 国外研究现状  11-12
    1.3.2 国内研究现状  12-14
    1.3.3 路面结构的动态性能研究现状  14
  1.4 本文研究内容和方法  14-16
第二章 接缝传荷能力分析的有限元分析理论  16-29
  2.1 前言  16
  2.2 结构静载有限元分析的基本理论  16-17
  2.3 结构动载有限元分析的基本理论[37]  17-22
    2.3.1 弹性动力学问题的有限元基本方程  17-20
    2.3.2 质量矩阵和阻尼矩阵  20-22
    2.3.3 结构的模态分析  22
  2.4 水泥混凝土面板的力学分析模型  22-27
    2.4.1 基本假设  22-23
    2.4.2 地基模型  23
    2.4.3 混凝土板模型  23-24
    2.4.4 水泥混凝土接缝工作原理及其有限元模型的确定  24-25
    2.4.5 单元类型  25-26
    2.4.6 有限元网格划分  26
    2.4.7 荷载参数  26-27
  2.5 模型校验  27
  2.6 本章小结  27-29
第三章 接缝传荷能力的影响因素研究分析  29-51
  3.1 现有的接缝传荷能力的评价指标  29-30
  3.2 接缝传荷能力的评价指标对比分析  30-32
  3.3 接缝模量和宽度对L_w 的影响  32-40
    3.3.1 静载作用下接缝模量和宽度对L_w 的影响  32-35
    3.3.2 动载作用下接缝模量和宽度对L_w 的影响  35-38
    3.3.3 接缝宽度和模量对L_w 动静关系的影响  38-40
  3.4 面板模量对L_w 的影响  40-45
    3.4.1 静载作用下面板模量对L_w 的影响  40-42
    3.4.2 动载作用下面板模量对L_w 的影响  42-44
    3.4.3 面板模量对L_w 动静关系的影响  44-45
  3.5 基层模量对L_w 的影响  45-50
    3.5.1 静载作用下基层模量对L_w 的影响  45-47
    3.5.2 动载作用下基层模量对L_w 影响  47-48
    3.5.3 基层模量对L_w 动静关系的影响  48-50
  3.6 本章小结  50-51
第四章 脱空对接缝传荷能力的影响  51-69
  4.1 板底脱空形成原因及演化机理  51-52
    4.1.1 板底脱空形成原因  51
    4.1.2 板底脱空演化机理  51-52
  4.2 脱空模型的建立  52-53
  4.3 仅受荷板下脱空对L_w 的影响  53-60
    4.3.1 静载作用下脱空范围对L_w 的影响  53-56
    4.3.2 动载作用下受荷板下脱空范围对传荷能力的影响  56-58
    4.3.3 仅受荷板下脱空时L_w 动静的关系  58-60
  4.4 未受荷板和受荷板同时脱空对L_w 的影响  60-68
    4.4.1 静载作用下脱空范围对L_w 的影响  60-63
    4.4.2 动载作用下脱空范围对L_w 的影响  63-66
    4.4.3 受荷板与未受荷板同时脱空时L_w 的动静关系  66-68
  4.5 本章小结  68-69
第五章 结论和展望  69-71
  5.1 主要结论  69
  5.2 本文创新点  69-70
  5.3 不足与进一步工作的构想  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
附录A  76-77
附录B  77

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 路基、路面工程 > 路面工程 > 路面：按使用材料分 > 水泥混凝土路面
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