玄武岩纤维筋复合路面连续配筋混凝土板力学分析

摘要

针对玄武岩纤维筋(BFRP筋)连续配筋混凝土层加沥青层(AC-CRC)这一新型路面结构，研究连续配筋混凝层(CRC层)板体的混凝土及筋力学特性，并分析BFRP筋替代钢筋的可行性。论文主要采用ABAQUS有限元软件，分析BFRP筋连续配筋复合式路面在均匀降温和干缩作用下的开裂规律、温度梯度和车辆荷载作用下的混凝土以及BFRP筋的力学特性及其影响因素。
　　 首先，通过室内拉拔试验与有限元拉拔模拟试验的对比，确定BFRP筋与混凝土的粘结滑移非线性关系在有限元模型中的表征方法，在此基础上建立了三维有限元模型，分析了CRC层在温降和干缩下的开裂规律及影响因素，并与普通钢筋配筋的情况进行对比分析；
　　 其次，基于传热学理论计算分析了复合式路面的温度场，建立了文克勒地基上的温度翘曲应力三维有限元模型，分析了BFRP筋配筋复合式路面CRC层板底温度翘曲应力及其相关因素的影响规律；
　　 再次，建立了基于虚拟填缝料裂缝模型和文克勒地基的车辆荷载下复合式路面三维有限元分析模型，比较BFRP筋与普通钢筋配筋两种情况的混凝土和筋材受力差异，确定了混凝土和BFRP筋拉应力对应的临界荷位，并分析脱空、裂缝间距等因素对混凝土和BFRP筋荷载应力的影响规律。
　　 本研究可为了解BFRP筋配筋复合式路面结构的力学特性、最终为AC层厚度、CRC层厚度、BFRP筋配筋率等设计提供参考。