冲击贯入法检测水泥混凝土路面浅层强度

论文摘要

水泥混凝土路面在使用过程中,遭受到环境和交通荷载的重复作用。在路面出现冰冻损害时,遭到反复冻融的影响,造成浅层混凝土功能的急剧下降。主要表现为孔隙率的增大,强度的降低。针对水泥混凝土路面浅层强度降低的这个特点,现有的评价方法无法有效的评价,本文提出了利用冲击贯入法检测水泥混凝土路面浅层强度的方法。本文对沥青路面浅层强度探测仪进行了改进,然后进行了水泥路面冲击贯入规律的有限元模拟研究,最后进行了现场和室内试验,确定了锤重和贯入器直径,并建立了水泥路面强度和贯入深度的关系。首先,本文研究了冲击贯入方法检测水泥混凝土路面浅层强度的适用性和仪器的贯入阻力原理,并对相关的冲击仪器进行了研究,在这基础上,对沥青路面浅层强度探测仪进行了改进,设计了适用于水泥混凝土路面的贯入式路面浅层强度探测仪的贯入器和冲击锤。然后,为了初步了解仪器应用于水泥混凝土路面性能,并为试验提供参考,本文对冲击贯入的规律利用ABAQUS软件进行了有限元模拟,选择了适用于冲击分析的混凝土本构模型——混凝土损伤塑性模型(Concrete Damage Plasticity model),对有限元模拟的结果进行了分析,比较了不同的锤重和不同的贯入器直径对贯入规律的影响。最后,进行了现场和室内试验,具体分析了水泥路面浅层强度探测仪的性能和规律。现场试验中,选择了具有不同强度特征的试验点,进行各个锤重和贯入器直径组合的冲击贯入试验,分析了仪器的性能,确定了应用于水泥路面的锤重和贯入器直径。对于确定的锤重和贯入器直径进行了室内试验,设计了4组不同强度的混凝土,并分析了两种浅层强度评价方法,建立了水泥混凝土路面浅层强度与贯入深度的试验关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外综述
• 1.2.1 水泥混凝土路面冻融破坏特点研究现状
• 1.2.2 水泥路面强度评价研究现状
• 1.3 本课题主要研究的内容及方案
• 第2章 冲击贯入仪器改进
• 2.1 冲击贯入法检测水泥路面浅层强度的适用性
• 2.2 相关仪器介绍
• 2.2.1 贯入阻力原理
• 2.2.2 相关仪器参考
• 2.3 仪器改进
• 2.3.1 贯入器
• 2.3.2 冲击锤
• 2.4 本章小结
• 第3章 水泥路面冲击贯入规律有限元分析
• 3.1 ABAQUS 有限元软件介绍
• 3.1.1 ABAQUS 基本模块
• 3.1.2 混凝土的力学行为
• 3.1.3 ABAQUS 中混凝土本构模型
• 3.2 模型建立
• 3.2.1 混凝土本构模型的选取
• 3.2.2 模型尺寸
• 3.2.3 材料属性
• 3.2.4 接触和荷载
• 3.2.5 网格划分
• 3.2.6 定义输出
• 3.3 多次冲击的设定
• 3.3.1 冲击作用时间的确定
• 3.3.2 冲击荷载模型
• 3.3.3 确定冲击荷载
• 3.3.4 设定多次冲击
• 3.4 计算结果及分析
• 3.4.1 冲击时间验证
• 3.4.2 一次冲击贯入深度
• 3.4.3 多次冲击贯入深度
• 3.5 本章小结
• 第4章 仪器应用于水泥路面性能试验研究
• 4.1 试验路段选取
• 4.2 试验方案
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 冲击贯入规律
• 4.3.2 对不同强度特征路面冲击贯入试验
• 4.3.3 不同锤重和贯入器直径对冲击贯入深度影响分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 冲击贯入规律试验研究
• 5.1 试验方案
• 5.1.1 试验方案
• 5.1.2 原材料选择
• 5.1.3 配合比
• 5.2 强度试验
• 5.2.1 抗压强度试验
• 5.2.2 抗弯拉强度试验
• 5.3 冲击贯入试验
• 5.3.1 冲击贯入立方体试块夹具设计
• 5.3.2 试块冲击贯入规律
• 5.4 10 次冲击贯入深度评价方法
• 5.4.1 10 次冲击贯入深度
• 5.4.2 贯入深度与强度拟合
• 5.4.3 强度和贯入深度对照表
• 5.5 均贯入深度评价方法
• 5.5.1 2cm 深度均贯入深度
• 5.5.2 贯入深度与强度拟合
• 5.5.3 强度和单次贯入深度对照表
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢