钢纤维混凝土在隧道路面中的应用研究

摘要

本文首先详细阐述了钢纤维混凝土的增强机理，结合钢纤维在实际路面下的受力状况，深刻分析了纵向拉伸应力作用下纤维与基体间应力传递机理，使纤维在基体中由一个抽象模糊的受力过程变得清晰直观，为具体分析钢纤维的应力分布和路面的结构设计提供了提供了很好的理论依据。由于钢纤维在混凝土中的分布和取向对其力学性能有着重要影响，建议在工程实践中必须考虑钢纤维的重力效应的影响。 其次，运用正交设计试验方法，确定了适合于隧道路面的钢纤维混凝土配合比，由试验得出在考核钢纤维混凝土的性能指标中，除了抗压、抗折强度，尝试将韧性作为一个指标纳入到性能考核体系中。 再次，对隧道钢纤维混凝土路面结构设计及接缝设计进行了研究，利用三维有限元分析软件ANSYS对两种不同类型路面不同传力杆间距进行模拟计算，模拟结果和路面建成后的现场检测结果证实了在钢纤维混凝土路面中传力杆间距按80cm设置的可行性。 最后，将钢纤维混凝土用于广东某高速公路6座隧道路面，检测结果表明钢纤维混凝土路面具有良好的力学性能，尤其是对于接缝的处理非常行之有效。因此，在隧道路面结构设计中采用钢纤维混凝土材料，不仅能够有效减少各种裂缝，推迟裂缝出现时间，延长结构的使用寿命，而且能够加强路面结构的连接强度，扩大路面缩缝间距，从而提高整体结构的安全性、经济性及舒适性，具有普通混凝土路面无可比拟的经济效益和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2钢纤维混凝土路面国内外研究及应用状况

1.2.1钢纤维混凝土路面研究状况

1.2.2路面结构形式研究状况

1.2.3国内外应用现状

1.3论文研究的主要内容和技术思路

1.3.1论文研究的主要内容

1.3.2论文的技术路线

第二章钢纤维混凝土增强机理

2.1复合材料力学

2.1.1基本理论

2.1.2方向有效系数ηθ

2.1.3界面粘结系数ηb

2.1.4纤维长度有效系数ηl

2.1.5纤维-基体应力传递

2.2纤维间距

2.3钢纤维与基体间界面效应

2.3.1剪切滑移模型

2.3.2粘结强度与粘结应力同滑移关系

2.3.3提高界面强度的方法

2.3.4钢纤维韧性评价方法

2.5本章小结

第三章配合比正交设计试验

3.1正交设计基本原理

3.1.1均衡分散性

3.1.2整齐可比性

3.2正交设计的基本步骤

3.3正交试验的结果分析

3.4正交试验设计的方差分析

3.5正交法配合比试验设计

3.5.1原材料的选取

3.5.2试件制作

3.5.3试验与计算

3.5.4试验分析

3.6本章小结

第四章路面结构设计与接缝模拟

4.1引言

4.2隧道路面结构设计理论与方法

4.2.1隧道路面的特点

4.2.2隧道路面的设计要求

4.2.3交通分析

4.2.4初拟路面结构

4.2.5材料参数

4.2.6荷载疲劳应力计算

4.2.7路面结构厚度检验

4.3接缝设计与模拟计算

4.3.1 ANSYS有限元软件简介[57]

4.3.2接缝设计

4.3.3路面模型

4.3.4计算

4.3.5结果分析

4.3.6结论

4.4本章小结

第五章工程应用

5.1引言

5.2工程概况

5.2.1概述

5.2.2工程地质

5.2.3环境条件

5.3施工要求与施工工艺

5.3.1材料要求

5.3.2拌和料的检测

5.3.3抗折强度

5.3.4平整度

5.4施工要点与质量控制

5.4.1滑模摊铺机全幅摊铺技术

5.4.2路基防排水技术

5.4.3钢纤维混凝土路面防滑技术

5.5路面检测结果

5.5.1弯拉强度检测

5.5.2路面平整度检测

5.5.3接缝传荷能力检测

5.6本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录