水泥混凝土路面路基工作状态与设计指标.pdf

同济大学交通运输工程学院
博士学位论文
水泥混凝土路面路基工作状态与设计指标
姓名:官盛飞
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:凌建明
20090601
摘要路基回弹模量是现行水泥路面结构设计中的主要设计指标之一。该指标的科学测定与合理取值对提高结构设计准确性具有重要意义。土力学性质上的非线性决定了回弹模量是应力状态的函数,因此,明确路基的工作应力状态是制定回弹模量测试与取值方法的前提。,在总结国现有研究成果的基础上,根据水泥混凝土路面结构特点,采用库伦摩擦模型模拟层间接触条件,以弹簧模拟接缝传荷机制,并按结点贡献面积分配刚度,。通过对模型几何尺寸、层间接触条件和接缝传荷能力等因素进行系统的参数敏感性分析,明确了各因素变化对路基一路面结构力学响应的影响规律,并确定了相应参数在模型中的合理取值。采用有限元模型对典型水泥混凝土路面结构进行静力分析,揭示了荷载轴重、轴型对路基中荷载应力大小与分布的影响规律,提出了路基工作区深度推荐值:采用荷载应力与自重应力叠加的方法来计算路基工作应力状态,通过对典型路面结构在不同荷载条件下计算结果的统计分析,确定了水泥路面路基工作应力水平。以波形荷载模拟车辆的作用,建立了水泥路面动力有限元分析模型。通过对蔡寤骱稍氐哪D猓橹ち四P偷恼沸杂肟煽啃浴Sτ媚P停晗柑论了阻尼比、阻尼系数、结构层阻尼、荷载大小、分布、波形、作用时间以及路面结构等参数对路基路面结构动力响应的影响。通过路基动、静应力的对比分析,建议以静力分析结果作为路基工作应力状态。借鉴已有沥青路面路基土动态回弹模量测试方法,根据本文计算与统计分析所获得的路基应力水平,制定了相应的应力加载条件,并以此形成了适用于水泥路面的路基土动态回弹模量测试方法。以大型通用有限元软件为平台,通过二次开发,将回弹模量三参数预估模型移植进程序,建立了反映路基土应力依赖性的三维非线性有限元模型,并以混凝土板底弯拉应力等效为原则,提出了考虑土非线性的路基当量回弹模量计算方法。依据交通等级分别确定相应的水泥路面典型结构,通过非线性有限元分析获得了不同典型结构与土组类型组合下的路基当量回弹模量;按交通等级和土组类型进行归并,提出了路基回弹模量设计参考值。在总结现有回弹模量参数取值方法,明确其特点的基础上,综合工程重要程蟛申请同济大学工学博士学位论文邸
獬申请同济大学工学博士学位论文度、设计资料完整性以及试验测试复杂度等因素的影响,对回弹模量层次化取值方法进行了初步探索,提出以试验测试、经验模型预估和参考取值三种方法来确定路基回弹模量在设计中的取值,从而满足不同工程设计的需要。关键词:道路工程,水泥混凝土路面,三维有限元分析,路基工作状态,路基动力响应,路基设计指标,测试方法,层次取值方法摘要
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学位论文作者签名:官筮咨学位论文版权使用授权书年本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。指导教师签名:学位论文作者签名:年月日
签名:宦巫彦同济大学学位论文原创性声明≯年孑只本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。
第滦髀研究背景回弹模型那S捎诔性匕逯本督闲。馐灾胁荒芡耆ǚ从乘嗦访姘逑侣坊氖导鳓申请同济大学工学博士学位论文我国石灰石资源丰富,水泥产量居世界首位,修建水泥混凝土路面优势明显;同时,水泥混凝土路面具有强度高、使用寿命长、日常养护工作量小等优点,因而得到广泛应用,已成为我国公路基础设施最重要的路面形式之一。截至年底,,为经济建设和社会发展提供了重要支持。但另一方面,一些水泥混凝土路面在运行过程中出现了各种类型的损坏,如断裂、沉陷、唧泥、错台、破碎等,严重影响了路面的使