水泥混凝土路面GFRP传力杆的研究

发布时间：2017-10-03 02:13

  本文关键词：水泥混凝土路面GFRP传力杆的研究

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【摘要】：水泥混凝土路面设置接缝用来控制由于温度和水分变化带来的混凝土膨胀和收缩问题。同时接缝是水泥混凝土面层的薄弱部位,路面的使用性能很大程度上是由接缝系统决定的,接缝系统需要通过设置传力杆来提高接缝的性能。目前国内大多数是用的钢筋传力杆。然而在长期的使用过程中,钢质传力杆容易造成腐蚀。腐蚀产生的膨胀物会把接缝锁住,使得混凝土板在温度变化或水分变化的时候无法膨胀和收缩,造成传力杆周围混凝土过大的接触应力,从而导致接缝系统的破坏。所以选择一种新型的传力杆很有必要。国内外的研究表明GFRP(玻璃纤维增强树脂)传力杆是一种潜在替代材料。GFRP传力杆具有良好的抗腐蚀性能,但是由于GFRP材料性质与钢质传力杆有很大的不同,所以对于钢质传力杆所使用的尺寸、间距、长度等一系列参数不再适用于GFRP传力杆。目前的研究主要注重于可行性和耐久性,没有对GFRP的使用提出一套合理使用规范。本文主要目的是得到GFRP传力杆的一系列的使用参数,具体通过以下方法。首先,通过查阅文献资料,了解GFRP传力杆的材料特点,明确GFRP传力杆与钢质传力杆在使用过程不同的受力状况,选择合适的分析模型。其次,通过合理的理论模型和三维有限元模型计算钢质传力杆与GFRP传力杆的在接缝系统的使用过程中的不同表现,从与钢质传力杆的使用规范对比中,得到GFRP传力杆在路面系统中所需要的尺寸、间距等数据。最后,针对GFRP传力杆的质量相对较轻,在使用过程中更容易引发偏位问题,本文使用三维有限元的方法计算分析了GFRP传力杆的偏位问题。通过理论计算与有限元模型的验证。得到了GFRP传力杆作为替代材料所需要的直径、长度、布杆间距等参数。对GFRP传力杆的偏位分析得到了GFRP传力杆与钢质传力杆在偏位作用下的不同影响。提出了GFRP传力杆不同于钢质传力杆的允许偏斜范围。
【关键词】：传力杆 理论分析 有限元分析 GFRP传力杆
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.216
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究的背景和意义9-11
• 1.1.1 传力杆的必要性9-10
• 1.1.2 钢质传力杆的弊端10
• 1.1.3 GFRP传力杆10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外对GFRP传力杆的研究11-13
• 1.2.2 国内对GFRP传力杆的研究13-14
• 1.3 主要研究内容和方法14-15
• 第二章 GFRP传力杆优化设计的理论方法15-24
• 2.1 理论模型概述15-19
• 2.1.1 弹性基础上梁的变形分析17-18
• 2.1.2 传力杆的整体作用18-19
• 2.2 理论设计验证方法19-23
• 2.2.1 混凝土与传力杆的接触应力20-22
• 2.2.2 传力杆受力造成的接缝相对变形22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 GFRP传力杆的理论计算与分析24-39
• 3.1 相同尺寸GFRP传力杆与钢质传力杆的计算比较24-26
• 3.2 GFRP的直径和间距设计26-30
• 3.2.1 GFRP的直径设计26-28
• 3.2.2 GFRP的布置间距28-29
• 3.2.3 间距与直径的组合运用29-30
• 3.3 椭圆形截面GFRP传力杆30-35
• 3.3.1 相同抗弯刚度的椭圆形传力杆31-32
• 3.3.2 相同截面面积椭圆形传力杆32-35
• 3.4 GFRP传力杆的长度35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 GFRP传力杆的有限元模拟与分析39-50
• 4.1 概述39
• 4.2 模型39-42
• 4.2.1 模型整体39-40
• 4.2.2 网格的划分40-41
• 4.2.3 边界条件及相互作用41
• 4.2.4 材料条件41-42
• 4.2.5 荷载条件42
• 4.3 模型结果42-49
• 4.3.1 混凝土受力分析42-46
• 4.3.2 板的相对弯沉46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 偏位对GFRP传力杆的影响50-68
• 5.1 传力杆偏位问题50-52
• 5.1.1 传力杆施工方法50-51
• 5.1.2 传力杆偏位的类型和影响51-52
• 5.2 有限元模型52-55
• 5.2.1 几何图形与材料参数53-55
• 5.2.2 网格结构55
• 5.3 两种条件下传力杆偏位分析55-64
• 5.3.1 荷载作用下的偏位分析55-59
• 5.3.2 接缝变化下的界面性能影响59-64
• 5.4 传力杆长度的影响64-66
• 5.5 本章小结66-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果74-75
• 致谢75-76
• 附件76

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本文编号：962569