不同支承条件下水泥混凝土路面板的断裂破坏机理研究

摘要

水泥混凝土路面板具有强度高，稳定性好、耐久性好，使用寿命长，养护费用少等优点，但在实际运用中由于差异沉降等原因产生的水泥混凝土路面板局部脱空引起各板支承条件变化，进而产生应力集中现象，加上车辆的反复荷载的作用，极易造成水泥混凝土板的断裂。解决混凝土板断裂的三个主要问题有：工后沉降引起板体支承条件变化和水泥板应力分布：不同支承条件下水泥板的受力与变形：弹性支承条件下水泥混凝土板断裂破坏机理。本文针对这些问题作了一些研究，主要有如下内容： 1.对水泥混凝土路面板脱空的成因、断裂类型、断裂准则、断裂机理及路面疲劳寿命计算做了介绍和分析。纵向脱空形态的水泥混凝土路面板，推导出单轴、双轴载弯拉应力σx与脱空尺寸等值线图、临界荷位作用下弯拉应力与板厚的关系图、单轴载作用最大弯拉应力与荷位的关系图、超载作用弯拉应力σx等值线图。 2.介绍了水泥混凝土路面板传力杆模型，采用三维有限元程序，分析了不同脱空尺寸、形态、方位、厚度、荷载等级、传荷能力等因素进行了分析，并分析总结出一些相关规律。 3.进行了不同支承条件下混凝土板体断裂破坏的试验研究，分析研究了三种情况下(纵向脱空、横向脱空、边角脱空)及循环荷载作用下应变、位移、土压力的相关规律，并得到了相关计算公式。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2本课题研究背景、目的与意义

1.3国内外研究概况

1.4本文主要研究内容

1.5本文的技术路线

第二章水泥混凝土路面板脱空成因及断裂破坏机理研究

2.1水泥混凝土路面板底脱空的成因

2.2水泥混凝土路面板几种常见脱空形态下的受力分析

2.3造成混凝土路面断裂的原因

2.4水泥混凝土路面板断裂类型

2.5混凝土路面断裂破坏准则

2.6裂缝扩展条件下路面疲劳寿命计算及影响因素分析

2.7本章小结

第三章水泥混凝土路面板脱空的有限元分析

3.1传力杆模型介绍

3.2简单的2D模型

3.3接触模型

3.4混凝土本构关系及破坏准则

3.5不同脱空尺寸下水泥混凝土板有限元分析

3.6不同脱空形态的水泥混凝土路面板有限元分析

3.7不同脱空方位的水泥混凝土路面板有限元分析

3.8不同厚度下水泥混凝土路面板有限元分析

3.9不同传荷能力的水泥混凝土路面板有限元分析

3.10不同荷载等级的水泥混凝土路面板有限元分析

3.11本章小结

第四章不同支承条件下混凝土板体断裂破坏的试验研究

4.1引言

4.2试验概况

4.3纵向脱空形态下不同脱空区域大小对水泥混凝土路面板静力破坏相关影响的研究

4.4横向脱空形态下不同脱空区域大小对水泥混凝土路面板静力破坏相关影响的研究

4.5边角脱空形态下不同脱空区域大小对水泥混凝土路面板静力破坏相关影响的研究

4.6不同荷载施加方式对水泥混凝土路面板静力破坏相关影响的研究

4.7本章小节

第五章结论与进一步研究的建议

5.1结论

5.2有待进一步探讨的问题

参考文献

致谢

附录