气泡混合轻质土抗冲击试验与应用在机场中的有限元分析

摘要

气泡混合轻质土是近年来走进土木工程界视线之内的一种新型填土材料，它是通过机械方式将发泡剂充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型材料。由于气泡混合轻质土中含有大量的胶质封闭气泡，其抗压强度要略小于密实型材料，但是由于胶质气泡可以通过分散应力阻碍冲击裂缝扩展，气泡混合轻质土的抗冲击性能优良。
　　本文在室内试验和数值模拟的基础上，对气泡混合轻质土应用于机场跑道垫层的优点进行了试验和理论研究：
　　（1）验证了课题组前期通过均匀设计方法和多元非线性回归而得的气泡混合轻质土最佳配方，并通过调整某一最佳配方的发泡剂用量，得出了气泡混合轻质土立方体抗压强度随发泡剂用量增加而线性减小的结论。
　　（2）通过抗冲击试验，得出了固定水灰比、砂灰比的气泡混合轻质土的抗冲击破坏次数随发泡剂用量线性增加的结论；计算了各配比气泡混合轻质土在单位体积和单位质量情况下所吸收冲击能的具体数值；得出了气泡混合轻质土吸收冲击能数值随其立方体抗压强度增加而线性减小的结论。
　　（3通过将气泡混合轻质土应用于机场垫层的有限元分析，发现了气泡混合轻质土弹性模量和密度是道面变形的主要影响因素，并且弹性模量增加10MPa约等于密度降低100kg/m3对变形的减小幅度；道面和土基沉降变形主要由表面以下2～17.5m深度的结构层产生，其余结构层变形量很小。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2气泡混合轻质土定义及其生产方式

1.3 气泡混合轻质土在工程使用中的特性

1.4 国内外关于气泡混合轻质土的研究

1.5气泡混合轻质土应用在公路建设上

1.6 使用气泡混合轻质土填筑机场跑道垫层的优势

1.7用作机场跑道垫层的气泡混合轻质土的施工及检测要求

1.8 研究内容

1.9 本章总结

第二章 气泡混合轻质土的制备及其立方体抗压强度试验

2.1 引言

2.2 本试验所使用的发泡剂配制方法

2.3 制备试验方法

2.4 气泡混合轻质土试件立方体抗压强度试验

2.5 本章总结

第三章 气泡混合轻质土的抗冲击试验及分析

3.1引言

3.2 抗冲击试验

3.3 气泡混合轻质土吸收能量数与立方体抗压强度之间的关系

3.4 本章总结

第四章 将气泡混合轻质土应用于机场垫层的有限元分析

4.1 引言

4.2 飞机荷载

4.3 有限元计算1）基本假设

4.4用于机场垫层的气泡混合轻质土各项参数对沉降的影响

4.5 三种气泡混合轻质土垫层与原垫层的沉降比较

4.6 气泡混合轻质土垫层对减少机场路基不均匀沉降的作用

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文