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路基不均匀变形对水泥混凝土路面结构的影响研究

作　者: 王小艳
导　师: 毛雪松
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 非冰冻地区季节性冰冻地区水泥混凝土路面路基不均匀变形路面附加应力
分类号: U416.216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

路基的不均匀变形超过一定限度会导致水泥混凝土路面发生破坏,直接影响到道路的使用功能和使用寿命。本文分别对非冰冻地区和季节性冰冻地区路基的不均匀变形进行分析,建立了不同影响因素下的路基不均匀变形模型,并进一步分析路基不均匀变形引起的水泥路面板附加应力,取得了以下研究成果：1)在现有水泥混凝土道路病害的调查基础上,归纳出非冰冻地区和季节性冰冻地区路基不均匀变形的类型,分析了路基不均匀变形的影响因素。在已有控制方程的基础上,分别建立了非冰冻地区路基水-力耦合模型和季节性冰冻地区路基水-热-力耦合模型；考虑不同的边界条件分析了路基不均匀变形发育过程,得出非冰冻地区和季节性冰冻地区路基不均匀变形的类型。2)采用BISAR和ABAQUS有限元软件对同一路面结构在标准行车荷载作用下各层的内部应力进行计算,结果表明可以用ABAQUS有限元软件计算路面结构内部应力。3)将路基不均匀变形形式归纳为四种具有代表性的类型,分别建立路基在这四种不均匀变形情况下水泥混凝土路面板内应力的有限元模型,数值模拟路基不均匀变形对水泥混凝土路面板的附加应力的影响。4)基于路基不均匀变形的影响因素、变形类型,以及路基不均匀变形引起路面附加应力分析,结合非冰冻地区和季节性冰冻地区的自然环境特征,提出非冰冻地区和季节性冰冻地区路基不均匀变形的控制原则。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-18
  1.1 研究目的及意义  12-13
  1.2 研究现状  13-16
    1.2.1 路基不均匀变形研究现状  13-15
    1.2.2 路基不均匀变形引起路面结构附加应力的研究现状  15-16
    1.2.3 研究现状分析  16
  1.3 研究内容  16-17
  1.4 研究技术路线  17-18
第二章非冰冻地区路基不均匀变形研究  18-30
  2.1 非冰冻地区路基不均匀变形影响因素分析  18-21
    2.1.1 水分的影响  18-19
    2.1.2 土的影响  19-20
    2.1.3 荷载的影响  20
    2.1.4 其他因素影响  20-21
  2.2 控制方程  21-22
    2.2.1 应力平衡方程  21
    2.2.2 液相连续性方程  21-22
    2.2.3 气相连续性方程  22
  2.3 非冰冻地区路基不均匀变形数值模拟  22-28
    2.3.1 路侧积水对路基变形的影响  23-25
    2.3.2 边坡渗水对路基变形的影响  25-26
    2.3.3 地下水对路基变形的影响  26-28
  2.4 非冰冻地区路基不均匀变形类型  28
  2.5 小结  28-30
第三章季节性冰冻地区路基不均匀变形研究  30-48
  3.1 季节性冰冻地区路基不均匀变形影响因素分析  30-33
    3.1.1 水分的影响  31
    3.1.2 土的影响  31-32
    3.1.3 温度的影响  32
    3.1.4 荷载的影响  32-33
  3.2 控制方程  33-35
    3.2.1 温度场控制方程  33
    3.2.2 水分迁移控制方程  33-34
    3.2.3 应力和变形的基本方程  34
    3.2.4 水、热、力耦合方程  34-35
  3.3 季节冰冻地区路基不均匀变形数值模拟  35-45
    3.3.1 路侧积水对路基变形的影响  35-41
    3.3.2 边坡渗水对路基变形的影响  41-43
    3.3.3 地下水对路基变形的影响  43-45
  3.4 季节性冰冻地区路基不均匀变形类型  45-46
  3.5 小结  46-48
第四章路基不均匀变形引起路面附加应力的分析模型  48-56
  4.1 软件简介  48-50
    4.1.1 BISAR软件  48-49
    4.1.2 ABAQUS有限元软件  49-50
  4.2 水泥混凝土路面力学计算的基本理论  50-52
    4.2.1 弹性地基板理论  50
    4.2.2 弹性多层体系理论  50-51
    4.2.3 水泥混凝土路面有限元分析方法  51-52
  4.3 分析模型的建立  52-54
    4.3.1 水泥混凝土路面参数的选取  52
    4.3.2 ABAQUS模型建立  52-53
    4.3.3 BISAR模型建立  53-54
  4.4 计算结果及分析结论  54-55
    4.4.1 计算结果  54
    4.4.2 分析结论  54-55
  4.5 小结  55-56
第五章路基不均匀变形引起水泥路面附加应力分析  56-63
  5.1 路基顶面呈现弯盆状的路面应力分析  56-58
    5.1.1 模型的建立  56
    5.1.2 计算方案  56-57
    5.1.3 边界条件  57
    5.1.4 计算结果及分析  57-58
  5.2 路基顶面呈现拱形的路面应力分析  58-59
    5.2.1 模型的建立  58
    5.2.2 计算方案  58
    5.2.3 边界条件  58
    5.2.4 计算结果及分析  58-59
  5.3 路基边坡拱起的路面应力分析  59-60
    5.3.1 模型的建立  59
    5.3.2 计算方案  59
    5.3.3 边界条件  59
    5.3.4 计算结果及分析  59-60
  5.4 路基边坡沉陷的路面应力分析  60-61
    5.4.1 模型的建立  60
    5.4.2 计算方案  60
    5.4.3 边界条件  60
    5.4.4 计算结果及分析  60-61
  5.5 小结  61-63
第六章路基不均匀变形控制原则研究  63-68
  6.1 非冰冻地区路基不均匀变形的控制原则  63-65
    6.1.1 减少水分影响  63-64
    6.1.2 控制路基变形量  64-65
  6.2 季节冰冻地区路基不均匀变形的控制原则  65-66
    6.2.1 减少水分影响  65-66
    6.2.2 减少温度影响  66
    6.2.3 控制路基变形量  66
  6.3 小结  66-68
结论和进一步研究建议  68-70
  主要结论  68
  进一步研究建议  68-70
参考文献  70-74
攻读学位期间取得的研究成果  74-75
致谢  75

路基不均匀变形对水泥混凝土路面结构的影响研究

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