段红波[1]2000年在《水泥混凝土路面温度应力面向对象的有限元分析》文中研究指明本文对影响水泥混凝土路面温度分布的主要环境因素进行了分析，用C++语言创建了用于面向对象有限元分析的类库，这些类构成了有限元分析所需基本概念和工具的模型。利用这些类编制了水泥混凝土路面温度应力面向对象的有限元分析程序，对水泥混凝土路面温度应力进行了分析，这与以往的结构化程序设计方法有着明显的区别。本文同时论证了面向对象有限元程序设计的优越性，并为开发高度模块化、可重用、易维护的水泥混凝土路面计算机辅助设计软件系统打下基础。
杨斌[2]2005年在《旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究》文中研究表明如何控制沥青加铺层反射裂缝的产生和发展是道路工程界所面临的一大难题,由于旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝产生的普遍性与严重性,各国学者及工程技术人员对沥青加铺层结构与反射裂缝的研究一直十分活跃,其目的一是为了系统地揭示反射裂缝产生的力学机理,二是寻求阻止反射裂缝产生、发展的方法。由于这一问题的复杂性加之各地交通、气候等条件的差异,在所取得的研究成果之间缺乏共同的认识,目前国内外对旧水泥混凝土路面加铺层的结构类型、设计方法及施工技术等方面的研究仍处于探索与试验阶段。本文在前人研究的基础上,继续对沥青加铺层反射裂缝产生机理、加铺层结构的选择等方面进行系统、深入地理论分析,并在室内外试验研究的基础上,探讨旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法。 本文主要进行了以下六个方面的研究工作:(1)依据路面断裂力学基本理论与有限元方法对沥青加铺层反射裂缝的成因及扩展机理进行了分析,研究了沥青加铺层厚度、模量、初始裂纹长度、降温幅度及轴载等参数变化对沥青加铺层裂缝应力强度因子的影响程度。(2)对试验路采用的几种新型加铺层结构的防裂机理进行了分析。采用三维有限元方法分析了荷载及温度作用下的水泥混凝土路面沥青加铺层应力随加铺层模量、厚度及基础模量的变化规律,重点对设置土工合成材料、应力吸收层、大粒径沥青碎石裂缝缓解层、级配碎石裂缝缓解层等几种加铺层结构进行了荷载应力、温度应力及耦合应力的分析。(3)分析了水泥混凝土路面板破裂尺寸与沥青加铺层的荷载应力、温度应力、耦合应力及基层顶面的压应力之间的关系,在理论分析及试验路研究的基础上,认为旧水泥混凝土路面板破裂的尺寸为100cm左右是合适的。(4)采用动力分析的三维有限元法对移动荷载作用下的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的动力响应进行了分析,研究了车辆行驶速度、沥青加铺层模量、基础模量、路面结构的阻尼系数等参数变化对旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力、弯沉及弯沉差的影响程度,并与静载作用下的计算结果进行了对比分析。(5)在室内理想条件下采用大型试验仪器及MTS进行了不同加铺层结构疲劳破坏的对比试验,模拟沥青加铺层荷载型及温度型反射裂缝的产生、发展过程,评价不同类型沥青加铺层阻裂效果。(6)对旧水泥混凝土路面上直接加铺沥青面层的加铺层结构以及破裂稳固板上加铺沥青面层的加铺层结构的设计参数、设计标准和设计方法进行了探讨。研究了旧水泥混凝土路面破裂板顶面当量回弹模量的计算方法。
王红伟[3]2008年在《车载和温度应力下水泥混凝土路面板结构性病害三维有限元分析》文中研究表明随着全国公路建设事业的飞速发展,水泥混凝土路面作为一种高级路面结构形式,以其强度高、稳定性和耐久性好、耐高温、耐磨耗以及养护费用少等优点得到了广泛的应用。但由于水泥混凝土自身的材料特性,水泥混凝土路面的维修成本高,养生时间长,损坏后难于修复。因此,对水泥混凝土路面进行结构分析,不仅有利于完善水泥混凝土路面设计计算理论,同时还可以降低路面管理和维护费用。本文通过大型通用有限元软件ANSYS,针对水泥混凝土路面的各种影响因素,选取板长、板厚、混凝土模量、基层模量等参数作为计算变量,对水泥混凝土路面的板底最大拉应力和竖向位移进行计算,计算分析了行车载荷与温度变化对路面性能的影响,分析了路面面层与基层层间界面剥离、板底脱空破坏对混凝土板承载力及寿命的影响,为水泥混凝土路面的设计与维护提供了参考。
梁家平[4]2011年在《水泥混凝土板下设置沥青隔离层的技术研究》文中进行了进一步梳理目前,我国水泥混凝土路面出现常见的断板、基层唧浆等早期结构性破坏,特别是在一些重载交通道路上这种破坏表现尤为严重。针对这一实际情况,结合我国目前水泥混凝土路面的结构特点、交通组成以及环境特征,提出在水泥混凝土路面基层顶面设置沥青隔离层的措施,以优化水泥混凝土路面结构,减缓路面的早期破坏。通过分析水泥混凝土路面的结构特点和使用性能要求,阐述了沥青隔离层的主要功能。运用ABAQUS有限元软件,结合实际工程项目建立了水泥混凝土路面结构模型,并进行了模型的验证,在此基础上分别计算了设置沥青隔离层的水泥混凝土路面板在静载、温度应力、耦合应力以及移动荷载作用下的受力情况,分析了沥青隔离层的不同厚度、不同层间结合程度以及不同模量对水泥混凝土路面板受力的影响。结果表明：设置沥青隔离层水泥混凝土路面结构,在静载作用下路面板最大应力减少3.568%；在温度应力作用下路面板最大应力减少6.712%；在耦合应力作用下路面板最大应力减少6.467%；在移动荷载作用下路面板最大应力减少18.10%。设置沥青隔离层对于改善水泥混凝土路面板在各种荷载作用下的受力条件是有利的。结合ABAQUS有限元软件的计算结果,分析了隔离层的厚度、层间结合程度、模量对水泥混凝土路面板受力的影响规律,推荐沥青隔离层厚度为1～2cm,隔离层模量为1200Mpa～1400Mpa,隔离层材料采用沥青表面处治、碎石封层等层间结合较好的材料为宜。本文的研究有助于完善水泥混凝土路面结构设计方法,为减缓现有水泥混凝土路面早期病害的发生,制定养护维修策略、延长其使用寿命提供技术参考。
孙萌[5]2010年在《设层间功能层的水泥混凝土路面面层应力分析》文中指出水泥混凝土路面是普通广泛使用的一种路面形式,具有强度高,稳定性好,使用寿命长,维修养护费用少等优点,引起了道路工程界的广泛重视。但由于水泥混凝土路面面层和基层之间的接触不良是导致路面损坏的主要原因,设置层间功能层可以很好的缓解这个问题。现行的公路水泥混凝土路面设计规范中有对水泥混凝土路面结构设计方法做了详细的规定,但是并没有考虑面层和基层之间的协调设计。同时考虑面层和基层的疲劳对水泥混凝土路面结构设计具有重要意义。本文首先阐述了有限元方法,为以后有限元方法的应用提供了理论依据。采用有限元软件对不同的层间接触状况下面层荷载应力进行分析,得出层间接触状况对面层荷载应力有较大的影响。在最不利层间接触状况下,分析不同参数对面层荷载应力的影响规律,在设置了层间功能层后,面层荷载应力略有增大,基层荷载应力略有减小。在规律分析的基础上,通过大量的均匀设计计算,回归出刚性基层和半刚性基层水泥混凝土路面面层荷载应力实用计算公式。并根据面层的荷载应力公式和疲劳方程,分别推导出刚性基层和半刚性基层水泥混凝土路面面层的轴载换算公式以及疲劳应力系数。对设置层间功能层的刚性和半刚性水泥混凝土路面温度应力进行计算,分析了不同变量对其温度应力的影响,得出影响规律。相比面层的温度翘曲应力,基层的温度翘曲应力很小。通过均匀设计计算和公式回归,得出刚性和半刚性水泥混凝土路面面层的温度应力实用计算公式。通过对面层荷载应力的分析,得出面层厚度和基层厚度之间的协调设计,并提出同时考虑面层和基层疲劳的水泥混凝土路面结构设计方法。
任毅[6]2008年在《连续配筋混凝土路面横向裂缝和配筋设计研究》文中进行了进一步梳理连续配筋混凝土路面(Continuously Reinforced Concrete Pavement,简称CRCP)在路面中配有足够数量的纵向钢筋,以控制路面板沿纵向收缩产生的裂缝的扩展。同时在施工时完全不设胀、缩缝,从而形成一条完整而平坦的行车表面。连续配筋混凝土路面较之普通水泥混凝土路面具有行车舒适性好、路面承载能力强、使用寿命长、养护费用低等优点。在我国高等级公路的建设中,连续配筋混凝土路面的开发和应用将具有广阔的前景。本文首先简要分析了连续配筋混凝土路面横向裂缝的形成机理并介绍了连续配筋混凝土路面的设计原理和方法。然后根据连续配筋混凝土路面实际施工中路面板中纵向钢筋搭接长度以及绑扎长度的不同,分别测算出当采用不同搭接长度和绑扎长度时纵向钢筋搭接处的摩阻力;并使用有限元分析软件ANSYS,将混凝土和钢筋采用不同的单元作单独化处理,考虑了混凝土和钢筋之间的粘结滑移作用,采用粘结滑移单元COMBIN39模拟混凝土和钢筋间的粘结滑移,建立了连续配筋混凝土路面横向裂缝计算模型,计算分析了连续配筋混凝土路面的横向裂缝行为以及各参数对连续配筋混凝土路面三大设计指标(横向裂缝间距、横向裂缝宽度和钢筋最大应力)的影响情况。并根据不同的纵向钢筋绑扎长度,计算了此绑扎长度对于连续配筋混凝土路面横向裂缝间距和横向裂缝宽度的影响,达到以此计算结果来指导实际施工的目的。用建立的有限元模型,结合我国规范对裂缝间距和裂缝宽度的要求,对CRCP配筋进行了设计。最后简要介绍了连续配筋混凝土路面横向裂缝的特点并提出了相应的施工控制措施。
孔铭[7]2006年在《水泥混凝土路面极限承载力研究》文中认为近年来,我国公路交通运输不断发展,公路超载运输现象也日益普遍和严重。水泥混凝土路面作为高等级公路的主要形式之一,很多在使用初期就发生了严重的结构损坏,路面的使用寿命大大缩短,严重影响了公路的通行能力、行车安全和投资效益。当路面板荷载应力与温度应力的组合处于不利状态时,过大轴载的一次作用就可能造成路面结构的破坏,路面结构的抗疲劳性则无从谈起。世界各国水泥混凝土路面结构设计方法中尚未引入极限承载力的分析方法。因此,根据公路实际的交通组成和温度状况,研究水泥混凝土路面结构极限状态的分析和设计方法成为迫切需要解决的问题。本文首先从典型重载交通道路的交通调查与分析入手,研究了重荷载交通道路的交通量、轴载分布及荷载特征,针对现行设计规范中关于基层顶面当量回弹模量值计算公式存在的不足,利用弹性层状体系理论,按照弯沉等效原则,通过大量的计算分析,回归出了精度较高、适用范围更广的基层顶面当量回弹模量计算公式。其次,根据实测荷载作用面积和计算轮胎接地压力,计算了重荷载作用下水泥混凝土路面结构的力学响应,提出了分析混凝土路面极限承载力的方法,并分析了极限承载力的影响因素,为限载提供了理论依据。再次,研究了车辆轴载与温度梯度的概率特征,提出了考虑极限承载力的混凝土路面设计方法,并拟定了满足各级极限轴载的典型混凝土路面结构形式。最后,针对混凝土路面板板底脱空现象,对路面结构建立三维有限元模型,通过大量的有限元计算,分析了板底脱空对路面板承载力及使用寿命的影响,揭示了路面发生早期损坏的根本原因,并从路面材料和结构设计方面探讨了防止路面板脱空的措施和方法。
贾玉[8]2006年在《聚合物改性水泥混凝土复合式路面研究》文中指出聚合物改性水泥混凝土复合式路面(PCC—PMCC)是一种新型的路面结构，它将聚合物改性水泥混凝土(PMCC)用于路面板上层，而下层采用普通水泥混凝土(PCC)。本文利用有限元方法建模并计算了PCC—PMCC复合式路面的荷载应力及其随不同因素的变化规律，重点探讨了层间接触对荷载应力的影响。同时，建立了PCC—PMCC复合式路面的温度应力计算模型，对温度应力进行了计算分析，并就PCC—PMCC复合式路面的荷载—温度耦合应力和疲劳应力展开了深入研究，对比评价了这种新型路面结构与普通水泥混凝土路面的经济性。通过对PCC与不同聚合物掺量的PMCC之间粘结强度的试验研究，结合PCC—PMCC复合式路面层间受力情况，提出了结合式和分离式PCC—PMCC复合路面的结构设计方法。室内研究及试验路铺筑和使用状况表明：PCC—PMCC复合式路面的性价比比普通水泥混凝土路面有较大幅度的提高。
王磊[9]2010年在《全约束状态下水泥混凝土路面应力分析》文中研究指明水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、稳定性和耐久性好以及日常养护工作量小的优点,因而得到了广泛应用。然而,现行水泥混凝土路面设计标准,在计算过程中采用四边自由矩形板为计算基础,与实际使用中的路面形式存在明显的差距。因此,建立更接近于实际的水泥混凝土路面模型,分析水泥混凝土路面的受力情况,对保证水泥混凝土路面结构设计的可靠性具有重要的意义。本文利用有限元分析软件ANSYS建立水泥混凝土路面多块板模型。分析模型板块数量对面层板底最大拉应力的影响,得到随板块数量增加,荷载应力减小,温度应力增大的规律。确定了三种模型用于应力计算,即3块板,6块板,9块板模型。其中9块板模型为四周均受杆件约束的全约束路面模型。分析不同参数对面层荷载应力的影响规律。通过模型计算值与《公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002)》公式解之间的对比,得到在最不利条件下,设置拉杆是减小面层荷载应力的有效措施。在此基础上,采用均匀设计的方法进行参数组合,对计算结果进行回归分析,从而修正规范公式中的应力折减系数。分析不同参数对面层温度应力的影响规律,发现杆件对面层温度应力的影响很小。拟合计算结果,对规范公式进行修正。通过对荷载应力和温度应力两个方面的修正,得到更接近于实际使用状态的半刚性基层和刚性基层水泥混凝土路面设计标准。
杜功发[10]2013年在《车辆动载下非均质水泥路面应力的三维数值分析》文中研究表明水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、耐高温、耐磨耗以及养护费用低等优点,但水泥路面的早期破坏现象限制其更广泛应用。深入研究水泥混凝土路面的早期破坏机理及影响因素,从设计和施工角度提出改进措施对于水泥路面的进一步推广应用具有重要意义。本文以水泥混凝土路面结构为研究对象,利用FLAC3D建立车辆动载下非均质水泥路面的三维数值模型,分析车速、路面不平整度、层间接触、路面结构材料非均质等因素对水泥路面板荷载应力的影响；分析温度变化对水泥路面板应力的影响；进而提出改进水泥路面结构层设计和施工的技术措施。本文研究内容如下：1)将水泥混凝土路面视作应变软化材料,假设水泥混凝土的模量服从正态分布,在基层和面层之间设置接触面,利用Matlab和FLAC3D的Fish函数方法建立了考虑层间结合状态和非均质材料的力学特征的三维水泥路面数值模型。2)利用建立的数值模型分析层间结合程度、水泥路面结构层材料力学非均质特征对板底荷载应力的影响。3)建立考虑车辆动载的水泥路面模型,分析了行车速度、路面平整度对水泥路面荷载应力的影响。4)在FLAC3D下建立温度-应力耦合的水泥路面三维数值模型,分析最大正温度梯度作用下水泥路面的温度应力,分析板厚、板长、水泥路面板弯拉弹性模量、基层弹性模量对板中温度应力的影响。数值分析结果表明：1)水泥混凝土路面材料的力学非均质性会引起路面板应力集中,从而使水泥路面板荷载应力增大。路面材料非均质情况下,水泥路面板荷载应力及最大位移随车速、路面不平整度的增大而增大。2)层间粘结使得水泥混凝土板底荷载应力减小。而且随层间粘聚力的增大,路面荷载应力减小幅度增大,路面板最大位移减小。考虑层间粘结下,路面板荷载应力及最大位移随车速、不平整度的增大而增大。3)在温度梯度的作用下,水泥路面板内温度应力随板长、板弯拉弹性模量增大而大幅度增大；随基层弹性模量的增大略微增大；随板厚的增加而减小；层间粘结使得温度应力增大。
参考文献：
[1]. 水泥混凝土路面温度应力面向对象的有限元分析[D]. 段红波. 大连理工大学. 2000
[2]. 旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D]. 杨斌. 长安大学. 2005
[3]. 车载和温度应力下水泥混凝土路面板结构性病害三维有限元分析[D]. 王红伟. 吉林大学. 2008
[4]. 水泥混凝土板下设置沥青隔离层的技术研究[D]. 梁家平. 长安大学. 2011
[5]. 设层间功能层的水泥混凝土路面面层应力分析[D]. 孙萌. 长安大学. 2010
[6]. 连续配筋混凝土路面横向裂缝和配筋设计研究[D]. 任毅. 长沙理工大学. 2008
[7]. 水泥混凝土路面极限承载力研究[D]. 孔铭. 湖南大学. 2006
[8]. 聚合物改性水泥混凝土复合式路面研究[D]. 贾玉. 长安大学. 2006
[9]. 全约束状态下水泥混凝土路面应力分析[D]. 王磊. 长安大学. 2010
[10]. 车辆动载下非均质水泥路面应力的三维数值分析[D]. 杜功发. 河北科技大学. 2013
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