混凝土路面动力响应计算分析与试验验证

发布时间：2017-12-08 17:08

  本文关键词：混凝土路面动力响应计算分析与试验验证

  更多相关文章： 混凝土路面 弯沉计算 伽辽金法 落锤式弯沉仪 贝克曼梁

【摘要】：混凝土板由于结构简单,便于施工,性能良好,在工程上得到非常广泛的应用,地基板、预制混凝土板、乡村公路等工程都是采用混凝土板结构的典型例子。如何评价混凝土板工作状况,就成为混凝土板工程实践中一个重要的课题。在混凝土板结构的多个指标中,弯沉值测量方便,便于应用,是反映混凝土板结构状况的优良指标。在有关混凝土板的规范中,均使用弯沉值来作为评价其结构优劣的的控制性指标。因此,研究混凝土板弯沉具有重要的工程应用价值和现实意义。本文分析比较现有的混凝土板模型,建立了两种混凝土板模型——理论模型和有限元模型。与由落锤式弯沉仪(简称FWD)测试值转化的贝克曼梁(简称BB)弯沉实测值比较,两种模型的计算结果与实测值比较吻合,误差在工程可接受的范围之内。理论模型的误差在0.3%~1.2%之间,有限元模型的误差在1.8%~4.8%之间。理论模型基于经典的Winkler地基板模型建立的静力模型,是BB测试时汽车在爬行速度下通过路面情形的模拟。该模型主要有:汽车荷载简化为双圆形的均布荷载,地基与混凝土板之间作用力为线性的弹簧力,劲度系数为弹簧地基系数,混凝土板简化为四边自由矩形薄板。经过理论推导,可以得出混凝土板受力的偏微分方程。该微分方程可以用伽辽金(Galerkin)法进行求解,确定了能够满足位移边界和应力边界全部条件的位移函数,建立了一个混凝土板弯沉的理论公式。为确定该公式中的系数,用MATLAB编制了程序,计算可以得出理论模型的结果。有限元模型同理论模型一样,也是基于Winkler地基板模型的静力模型。二者主要的不同点在于对混凝土板的处理上:理论模型假设其为薄板,有限元模型则用离散的网格单元来表示。另外,文中采用有限元模型研究了在不同参数下板的弯沉变化规律。结果表明,荷载增加,板的弯沉也增加;弹性模量增大,板的弯沉在减小;泊松比增大,板的弯沉有缓慢增大的趋势;弹簧地基系数增大,板的弯沉在减小。最后,建立了混凝土路面温度模型,模拟了温度场下混凝土路面应力状态。研究得出,温度场作用下混凝土路面不同位置应力变化规律。板顶与板底温度差为正时,板向上翘曲,上部为压应变,下部为拉应变,板中面无应变;板顶与板底温度差为负时,板向下翘曲,上部为拉应变,下部为压应变,板中面无应变。并且,板翘曲时,板角应变最大,其次是板边,板中心处应变最小。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.216

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本文编号：1267153