一种水泥路面黑化结构及其受力性能仿真分析

发布时间：2017-07-18 03:02

  本文关键词：一种水泥路面黑化结构及其受力性能仿真分析

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【摘要】：在旧水泥混凝土路面上部加铺沥青层是进行旧水泥路面改造的常用方法之一。然而,从现场调研情况来看,旧水泥路面上部加铺沥青层后在加铺层部位易出现带状反射裂缝、局部破碎等病害,严重影响公路的建设效益和通行效率。对此,本文综合考虑旧水泥路面上部加铺沥青层后的病害形态、受力性能,提出了一种新的水泥路面黑化设计结构,并借助数值分析方法对结构的力学性能、变形性能、最优结构设计参数等进行研究,取得了如下几方面的研究成果。(1)水泥路面黑化结构破坏形态统计分析。论文对南昌市南京东路路段路面病害情况进行现场调研,发现反射裂缝成为路面加铺沥青层后主要的病害形式。(2)水泥路面黑化结构设计。基于水泥路面加铺沥青层后的现场破坏形态及其诱发因素情况,设计了一种水泥路面黑化结构,该结构在旧水泥路面板块接缝处铺设刚性条带并将变形缝切割成“倒梯形”;从结构受力特点来看,加铺刚性条带有助于解决接缝部位应力集中和不均匀变形问题,设置倒梯形开口可有效防控旧混凝土板的温度应力。(3)水泥路面黑化结构力学及变形性能仿真分析。基于具体的工程设计资料,建立有限元仿真分析模型,对研究结构的力学及变形性能进行仿真分析。成果表明:在变形缝处铺设刚性条带可有效改善结构的受力性能和变形性能;在变形缝部位设置“倒梯形”开口对结构的力学性能改善影响较小,但可以在一定程度上减小接缝处集中应力的影响范围;加铺层厚度对结构的力学及变形性能影响明显。(4)基于仿真分析结果的设计参数比选。刚性条带的宽度和刚度、倒梯形开口宽度、加铺层厚度等参数均会对结构的性能产生影响,通过对比分析发现,当采用本文设计结构进行路面加铺时,其合适设计参数为:刚性条带宽度合理宽度约400mm,倒梯形开口尺寸的上端45mm、下端20mm;顶部加铺厚度为60mm,刚性条带的刚度对性能影响较小。
【关键词】：水泥路面 黑化结构 力学性能 变形性能 参数比选
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 选题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 水泥路面黑化结构形式研究9-12
• 1.2.2 水泥路面黑化后裂缝反射机理研究12-13
• 1.3 研究目标13
• 1.4 研究的主要内容13-14
• 1.5 研究方案14-15
• 1.5.1 研究思路14-15
• 1.5.2 研究方法15
• 1.6 拟解决的关键问题与创新点15-16
• 1.6.1 拟解决的关键技术问题15
• 1.6.2 论文的创新点15-16
• 第二章 水泥路面黑化后破坏形态统计分析16-31
• 2.1 路况病害调查分析16-21
• 2.1.1 路况背景16-17
• 2.1.2 路面平整度调研17-18
• 2.1.3 路面损坏状况18-21
• 2.2 路面病害模式及诱发因素分析21-25
• 2.3 病害主要影响因素确定25-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 水泥路面黑化结构设计31-35
• 3.1 黑化结构设计31-33
• 3.1.1 常用水泥路面黑化结构形式介绍31-32
• 3.1.2 研究结构形式设计32-33
• 3.2 研究结构力学受力特点分析33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 水泥路面黑化结构力学及变形性能仿真分析35-65
• 4.1 分析模型建立35-37
• 4.1.1 设计结构简化35
• 4.1.2 基本假定及材料设计参数35-36
• 4.1.3 模型边界条件及荷载加载方案36-37
• 4.2 设计结构力学性能仿真分析37-50
• 4.2.1 刚性条带设计参数对路面结构力学性能影响仿真分析37-43
• 4.2.2 倒梯形变形缝设计参数对路面结构力学性能影响分析43-46
• 4.2.3 加铺层设计参数对路面结构力学性能影响仿真分析46-50
• 4.3 设计结构变形性能仿真分析50-64
• 4.3.1 刚性条带设计参数对路面结构变形性能影响仿真分析50-57
• 4.3.2 倒梯形变形缝设计参数对路面结构变形性能影响分析57-60
• 4.3.3 加铺层设计参数对路面结构变形性能影响仿真分析60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 基于仿真分析结果的设计参数比选65-77
• 5.1 最优结构设计参数确定65-71
• 5.1.1 主要影响性能确定65-67
• 5.1.2 刚性条带最优设计参数67-69
• 5.1.3 倒梯形变形缝开口最优设计参数69-70
• 5.1.4 加铺层厚度最优设计参数70-71
• 5.2 最优结构设计参数与普通黑化结构仿真对比71-76
• 5.2.1 最优黑化结构与普通黑化结构仿真模型建立71
• 5.2.2 最优黑化结构与普通黑化结构力学特性对比分析71-74
• 5.2.3 最优黑化结构与普通黑化结构变形特性对比分析74-76
• 5.3 本章小结76-77
• 第六章 结论与展望77-79
• 6.1 主要研究成果77
• 6.2 进一步研究展望及建议77-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间主要研究成果82-83
• 致谢83-84

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