路面混凝土早龄期徐变特性与影响研究

发布时间：2018-03-12 17:25

  本文选题：刚性路面　切入点：水泥混凝土　出处：《福州大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：徐变与混凝土路面板早龄期的变形和应力的发展变化直接相关,对路面的早期性能和长期性能均会产生显著影响,为深入揭示路面混凝土早龄期的徐变特性及其影响效应,本文通过室内试验、数值模拟计算分析,重点对路面混凝土早龄期徐变特性,拉压徐变的变化关系,徐变预测模型,流变模型参数确定以及徐变对路面板早龄期力学行为的影响效应展开研究,具体成果与结论如下：试验表明,路面混凝土早龄期压缩徐变,拉伸徐变变化规律均表现为加载早期增长速度快,后期趋于平稳的规律。同一加载龄期下路面混凝土压缩徐变比普通混凝土小约20%,而比高强混凝土大约40%。路面混凝土的早龄期拉伸徐变度比普通混凝土和同等强度硅灰混凝土小约20%和50%,而比掺粉煤灰的高强混凝土大约10%。数值上,早龄期压缩和拉伸徐变(1d加载)要比成熟混凝土(28d加载)大约2倍。早龄期阶段(加载龄期为1d,持荷时间7d),路面混凝土拉伸徐变与压缩徐变并不完全相同,加载早期阶段拉伸徐变将比压缩徐变大,后期(2d)小于压缩徐变,差别大小与养生条件有关。试验说明,路面混凝土早龄期徐变与龄期、养生条件、设计强度和掺合料密切相关。理论模型与实验结果的对比验证发现,路面混凝土早龄期压缩徐变预估,Westman扩展三次幂徐变模型较为适合,B3模型和GL2000模型次之,而ACI、MC90以及中科院模型相对较差。建议拉伸徐变模型在Westman模型基础上引入拉压徐变比的关系表达式进行修正。基于试验数据,论文给出了有限元计算常用的GKM链模型模型参数计算公式。三维路面板早龄期力学行为数值分析表明,本文典型工况下考虑徐变效应后明显降低了路面板早龄期内应力和竖向位移。板中最大主应力峰值下降约66%,板角竖向位移峰值下降约73%,同时徐变改变最大应力、变形的发生时刻。混凝土徐变能力的不同,将显著影响路面板的初始翘曲形状,进而影响面板的受荷特性,标准轴载下应力变化可达0.85MPa,轴载越大,效应越显著。以上研究表明,路面混凝土早龄期徐变存在显著特性,徐变通过对路面早龄期固化翘曲、初始应力的影响进而显著影响路面板的受荷性能。已有研究也发现,徐变对面板早期损伤和开裂方面亦有显著影响。这些都说明,进一步加强路面混凝土材料徐变参数的设计与影响控制,将是未来的路面混凝土材料设计改进的一项重要工作内容,也是进一步改善路面结构性能的重要途径。
[Abstract]:Creep is directly related to the development of deformation and stress in the early age of concrete pavement slab, and will have a significant impact on the early and long-term performance of pavement. In order to reveal the creep characteristics of pavement concrete at early age and its effect, Through indoor test, numerical simulation and analysis, this paper focuses on the early age creep characteristics of pavement concrete, the relationship between tension and compression creep, and the creep prediction model. The determination of rheological model parameters and the effect of creep on the early age mechanical behavior of pavement face slab are studied. The results and conclusions are as follows: the experimental results show that the early age compression creep of pavement concrete, The law of tensile creep change shows that the growth rate of tensile creep is fast at the early stage of loading. At the same loading age, the compressive creep of pavement concrete is about 20% smaller than that of ordinary concrete, and about 40% than that of high strength concrete. The early age tensile creep degree of pavement concrete is higher than that of ordinary concrete and the same strength. Silica fume concrete is about 20% and 50 smaller than high strength concrete with fly ash. Early age compression and tensile creep (1 d loading) are about 2 times than mature concrete (28 d loading). Early age stage (loading age is 1 day, loading time is 7 d), pavement concrete tensile creep and compression creep are not exactly the same. At the early stage of loading, the tensile creep will be larger than the compression creep, and the later stage will be smaller than the compression creep. The difference is related to the health condition. The test shows that the pavement concrete creep and age at the early age, the health condition, The design strength is closely related to the admixture. The comparison between the theoretical model and the experimental results shows that the Westman expansion power creep model is more suitable for the prediction of early age compressive creep of pavement concrete than that of the B3 model and the GL2000 model. However, the ACI MC90 model and the model of the Chinese Academy of Sciences are relatively poor. It is suggested that the tensile creep model be modified by introducing the relation expression of the tensile creep ratio based on the Westman model. In this paper, the formula for calculating the parameters of GKM chain model in finite element method is given. The numerical analysis of the early age mechanical behavior of 3D pavement panel shows that, In this paper, considering creep effect, the internal stress and vertical displacement of the pavement face slab at early age are obviously reduced. The maximum principal stress in the plate is decreased about 66%, the peak value of the vertical displacement in the angle of the plate is decreased about 73%, and the maximum stress is changed by creep at the same time. The different creep capacity of concrete will significantly affect the initial warping shape of the pavement slab, and then affect the loading characteristics of the slab. The stress change under standard axial load can reach 0.85 MPa, and the greater the axial load, the more significant the effect is. The early age creep of pavement concrete has obvious characteristics, and the influence of initial stress on the pavement pavement early age curing warpage and the influence of initial stress on the road face slab load performance has also been found. Creep also has a significant effect on the early damage and cracking of concrete face slab. All these indicate that the design and influence control of creep parameters of pavement concrete materials should be further strengthened. It will be an important work in the design and improvement of pavement concrete materials in the future, and it will also be an important way to further improve the performance of pavement structure.
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U414;U416.2

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本文编号：1602559