多裂缝水泥混凝土路面及其加铺结构数值分析
发布时间：2021-09-03 22:02
开裂破坏是水泥混凝土路面结构破坏的主要形式之一。当路面结构中出现裂缝达到一定长度时会极大的影响行车的安全性,降低行车的舒适性。多条裂缝同时出现时,随着裂缝数量的增加,裂缝间可能会产生一定的相互作用,其间的相互作用可能会加速裂缝的扩展,缩短道路的使用寿命。为分析水泥混凝土路面及其加铺结构中多裂缝间的相互作用,本文采用大型有限元分析软件ABAQUS建立含多条初始裂缝的水泥混凝土路面的三维模型,得到裂缝尖端的应力强度因子,分析裂缝间的相互影响及裂缝规律,进一步建立在含多条初始裂缝的旧水泥混凝土路面上加铺橡胶沥青应力吸收层和沥青混凝土面层三维模型,分析加铺沥青加铺层的改造措施对裂缝扩展的影响,为含多裂缝水泥混凝土路面结构的结构安全评定和加固维修提供依据。本文具体内容如下:首先,建立车辆匀速行驶时含单条和含两条初始裂缝的水泥混凝土路面三维有限元模型,分别计算其裂缝尖端的应力强度因子值和J积分值,通过对比分析含单条裂缝和两条裂缝时水泥混凝土路面结构的计算结果得出裂缝尖端断裂参数的变化规律,结果表明裂缝间是存在相互作用的;同时,还对不同结构参数对多裂缝尖端应力强度因子的变化规律的影响进行了分析和探讨...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
路面结构裂缝路面结构中出现裂缝并且当裂缝达到一定的长度时，将大大影响行车的安全性
第2章断裂力学基本理论-9-第2章断裂力学基本理论2.1裂缝的基本类型裂缝的出现极大地降低了水泥混凝土路面的使用寿命，但裂缝的出现并不是导致路面破坏的直接原因，而是由于裂缝的出现，为路表水的渗入提供了通道，再加上道路上车辆荷载的反复作用，使得基层呈饱和水状态，强度不断降低，进而将使路面发生严重的结构性破坏。路面结构上的裂缝主要有以下几种裂缝扩展方式：按照裂缝在路面板中的位置分类1.贯穿裂缝贯穿裂缝通常存在于基层与面层的接触面上，这种裂缝几乎把结构的断面切割开了，是扩展最快、危害最大的一种裂缝类型。2.表面裂缝在混凝土板上表面与下表面均有可能出现，可能由于水分流失过快形成干缩裂缝，或由于温差等导致的表面开裂。3.埋藏裂缝埋藏裂缝并没有很大的危害性，但当其继续发展或其他裂缝扩展将其贯通时，混凝土路面的强度都将会迅速减弱。按照裂缝扩展形式的不同，裂缝可分解为张开型（Ⅰ型）、滑开型（Ⅱ型）、撕开型（Ⅲ型）三种基本类型。如图2-1所示：图2-1裂缝的扩展模式
第3章动荷载作用下水泥混凝土路面双裂缝数值分析-15-图3-1路面移动轮胎荷载带3.1.6裂缝位置的确定水泥混凝土路面结构路面上出现的各种裂缝，其中尤以沿行车道方向的纵向开裂最为严重，而这些裂缝一般出现在车辆沿行车道中间行驶时车轮所在位置附近，单条裂缝的设置在模型中间的表面裂缝，双裂缝设置成相距0.5m的两条表面裂缝。图3-2路面裂缝位置3.1.7网格划分在ABAQUS有限元分析中，网格的划分会直接影响模型分析计算的准确性。网格划分就是把一个复杂模型分成多个简单模型，通过求解这些简单的模型，分析整个模型的结构和规律。单元网格划分的好坏决定着计算结果的精确与否。首先要正确选取网格的数量，网格数量过小会影响计算精度，过大又会增加计算的时间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含初始裂缝水泥混凝土路面对冲击荷载响应分析[J]. 陈扬,童朝霞,冯锦艳,高政国. 北京航空航天大学学报. 2019(07)
[2]三维裂纹前缘应力强度因子数值计算方法[J]. 黄如旭,杨小龙,陆波,万正权. 舰船科学技术. 2019(03)
[3]考虑温度与荷载耦合作用水泥混凝土路面裂缝的数值分析[J]. 窦远明,宋明轩,孙吉书,熊峰,郑姝妍. 混凝土. 2018(06)
[4]基于断裂力学的沥青路面Top-Down开裂机理[J]. 陈正伟,张洪亮,张珊珊. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(06)
[5]旧水泥混凝土路面沥青加铺层[J]. 任新涛. 沈阳大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]水泥混凝土路面沥青加铺层结构强度计算方法探索[J]. 李祖仲,雷彤,陈全,满新耀,彭春禄,陈骞. 公路. 2017(04)
[7]基于Abaqus的旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的力学研究[J]. 程培峰,林宏. 公路工程. 2017(01)
[8]沥青路面典型结构Top-Down裂缝尖端应力强度因子影响因素分析[J]. 李绍辉,郭忠印,杨永顺. 交通科技. 2015(03)
[9]含裂缝沥青路面橡胶应力吸收层的最佳参数研究[J]. 孙雅珍,张思博,辛兆洋. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2014(06)
[10]沥青混凝土加铺层结构延缓反射裂缝试验研究[J]. 李姝慧. 北方交通. 2014(10)
博士论文
[1]旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D]. 杨斌.长安大学 2005
[2]水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究[D]. 吴国雄.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]车辆冲击荷载作用下水泥混凝土路面疲劳裂缝扩展研究[D]. 潘玮.广西大学 2017
[2]车辆荷载作用下开裂沥青路面及其加铺结构的动态响应分析[D]. 贾涛.燕山大学 2017
[3]沥青混凝土路面中粘弹性-热力学模型及裂纹扩展[D]. 李妍.石家庄铁道大学 2016
[4]含裂缝体沥青路面动力响应特性研究[D]. 葛辉.南京林业大学 2016
[5]水泥混凝土路面加铺层反射裂缝演化规律及机理研究[D]. 孙长武.贵州大学 2016
[6]旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的力学研究[D]. 林宏.东北林业大学 2016
[7]移动荷载作用下水泥混凝土路面力学响应及接缝传荷能力分析[D]. 张梦秋.河北工业大学 2015
[8]水泥混凝土路面板断裂破坏过程分析研究[D]. 周琰.重庆交通大学 2015
[9]沥青加铺旧水泥混凝土路面层间力学特性研究[D]. 许海铭.河南大学 2015
[10]荷载和温度对沥青路面Top-Down开裂影响的有限元分析[D]. 范植昱.长沙理工大学 2011
本文编号：3381940
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
路面结构裂缝路面结构中出现裂缝并且当裂缝达到一定的长度时，将大大影响行车的安全性
第2章断裂力学基本理论-9-第2章断裂力学基本理论2.1裂缝的基本类型裂缝的出现极大地降低了水泥混凝土路面的使用寿命，但裂缝的出现并不是导致路面破坏的直接原因，而是由于裂缝的出现，为路表水的渗入提供了通道，再加上道路上车辆荷载的反复作用，使得基层呈饱和水状态，强度不断降低，进而将使路面发生严重的结构性破坏。路面结构上的裂缝主要有以下几种裂缝扩展方式：按照裂缝在路面板中的位置分类1.贯穿裂缝贯穿裂缝通常存在于基层与面层的接触面上，这种裂缝几乎把结构的断面切割开了，是扩展最快、危害最大的一种裂缝类型。2.表面裂缝在混凝土板上表面与下表面均有可能出现，可能由于水分流失过快形成干缩裂缝，或由于温差等导致的表面开裂。3.埋藏裂缝埋藏裂缝并没有很大的危害性，但当其继续发展或其他裂缝扩展将其贯通时，混凝土路面的强度都将会迅速减弱。按照裂缝扩展形式的不同，裂缝可分解为张开型（Ⅰ型）、滑开型（Ⅱ型）、撕开型（Ⅲ型）三种基本类型。如图2-1所示：图2-1裂缝的扩展模式
第3章动荷载作用下水泥混凝土路面双裂缝数值分析-15-图3-1路面移动轮胎荷载带3.1.6裂缝位置的确定水泥混凝土路面结构路面上出现的各种裂缝，其中尤以沿行车道方向的纵向开裂最为严重，而这些裂缝一般出现在车辆沿行车道中间行驶时车轮所在位置附近，单条裂缝的设置在模型中间的表面裂缝，双裂缝设置成相距0.5m的两条表面裂缝。图3-2路面裂缝位置3.1.7网格划分在ABAQUS有限元分析中，网格的划分会直接影响模型分析计算的准确性。网格划分就是把一个复杂模型分成多个简单模型，通过求解这些简单的模型，分析整个模型的结构和规律。单元网格划分的好坏决定着计算结果的精确与否。首先要正确选取网格的数量，网格数量过小会影响计算精度，过大又会增加计算的时间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含初始裂缝水泥混凝土路面对冲击荷载响应分析[J]. 陈扬,童朝霞,冯锦艳,高政国. 北京航空航天大学学报. 2019(07)
[2]三维裂纹前缘应力强度因子数值计算方法[J]. 黄如旭,杨小龙,陆波,万正权. 舰船科学技术. 2019(03)
[3]考虑温度与荷载耦合作用水泥混凝土路面裂缝的数值分析[J]. 窦远明,宋明轩,孙吉书,熊峰,郑姝妍. 混凝土. 2018(06)
[4]基于断裂力学的沥青路面Top-Down开裂机理[J]. 陈正伟,张洪亮,张珊珊. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(06)
[5]旧水泥混凝土路面沥青加铺层[J]. 任新涛. 沈阳大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]水泥混凝土路面沥青加铺层结构强度计算方法探索[J]. 李祖仲,雷彤,陈全,满新耀,彭春禄,陈骞. 公路. 2017(04)
[7]基于Abaqus的旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构的力学研究[J]. 程培峰,林宏. 公路工程. 2017(01)
[8]沥青路面典型结构Top-Down裂缝尖端应力强度因子影响因素分析[J]. 李绍辉,郭忠印,杨永顺. 交通科技. 2015(03)
[9]含裂缝沥青路面橡胶应力吸收层的最佳参数研究[J]. 孙雅珍,张思博,辛兆洋. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2014(06)
[10]沥青混凝土加铺层结构延缓反射裂缝试验研究[J]. 李姝慧. 北方交通. 2014(10)
博士论文
[1]旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D]. 杨斌.长安大学 2005
[2]水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究[D]. 吴国雄.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]车辆冲击荷载作用下水泥混凝土路面疲劳裂缝扩展研究[D]. 潘玮.广西大学 2017
[2]车辆荷载作用下开裂沥青路面及其加铺结构的动态响应分析[D]. 贾涛.燕山大学 2017
[3]沥青混凝土路面中粘弹性-热力学模型及裂纹扩展[D]. 李妍.石家庄铁道大学 2016
[4]含裂缝体沥青路面动力响应特性研究[D]. 葛辉.南京林业大学 2016
[5]水泥混凝土路面加铺层反射裂缝演化规律及机理研究[D]. 孙长武.贵州大学 2016
[6]旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的力学研究[D]. 林宏.东北林业大学 2016
[7]移动荷载作用下水泥混凝土路面力学响应及接缝传荷能力分析[D]. 张梦秋.河北工业大学 2015
[8]水泥混凝土路面板断裂破坏过程分析研究[D]. 周琰.重庆交通大学 2015
[9]沥青加铺旧水泥混凝土路面层间力学特性研究[D]. 许海铭.河南大学 2015
[10]荷载和温度对沥青路面Top-Down开裂影响的有限元分析[D]. 范植昱.长沙理工大学 2011
本文编号：3381940
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