已知位移场条件下不均匀支承水泥混凝土路面板内力分析

论文摘要

水泥混凝土路面的路用性能,表现为强度高、刚度大、耐久性好、日常养护工作量小等优点。同时我国的自然资源丰富,对建设水泥混凝土路面提供必要的先决条件,因而广泛应用于我国的道路工程中。但是调查结果显示,全国各地区相当数量的混凝土路面,在未达到设计使用期限之前,就出现了裂缝、断板等形式的病害。在众多因素中,板下土基的不均匀支承是一个重要的原因。板下土基的不均匀支承的出现,使得路面板的最大应力、挠度不同程度的改变。在行车荷载的条件下,水泥混凝土路面将产生不同程度的破损,从而直接影响了路面的使用寿命和功能的要求。从1984年开始黑龙江省大范围修建公路,主要以水泥混凝土路面为主,经过了二十多年一批批筑路人的努力,现在省内的水泥混凝土路面以达到10000km,但是有数量没质量的突出矛盾在这些年交通量剧增下尤为明显,主要表现为在通车后一到两年期间,路面出现贯通性裂缝,究其原因是多方面的,为此,本文针对以上问题,针对板下土基不均匀支承对水泥混凝土路面的荷载应力进行分析。首先,通过调查黑龙江省水泥混凝土路面的破损情况及行车荷载轮迹分布特征的调查,对数据的采集和整理,得出省内大部分水泥混凝土路面在土基不均匀支承的条件下的破损形式;其次,结合新建特殊路段路面的现场调查数据,通过现场测试路面板体空间变形的位移场,提出了水泥混凝土路面板空间变形的三种形式;第三,基于北安到黑河高速公路水泥混凝土路面特殊路段随不同季节板下土基不均匀支承的分布规律和成因特征,并以单块路面板为研究对象,采用有限元软件分析了三种不均匀支承条件下的水泥混凝土路面板的应力分布状态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要研究的内容
• 1.5 技术路线
• 第2章 水泥混凝土路面调查与分析
• 2.1 旧水泥混凝土路面现状调查
• 2.1.1 水混凝土路面板体断裂特征
• 2.1.2 纵向开裂水泥混凝土路面板竖向分布特征
• 2.1.3 调查结果的分析
• 2.2 新建水凝混凝土路面不同季节情况调查
• 2.2.1 调查路段基本资料
• 2.2.2 不同季节路面板横断面标高变化情况
• 2.2.3 路面板板角标高变化情况及分类
• 2.2.4 水泥混凝土板空间变形位移场
• 2.2.5 调查结果分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 水泥混凝土路面板下不均匀支承成因及有限元模型建立
• 3.1 观测路段土基不均匀支承形成原因
• 3.1.1 季冻区公路路基冻害的影响
• 3.1.2 旧水泥混凝土路面加宽
• 3.1.3 其他原因
• 3.2 路面结构分析模型
• 3.2.1 水泥混凝土路面有限元分析所采用的地基假定
• 3.2.2 水泥混凝土路面有限元模型的建立
• 3.3 本章小结
• 第4章 土基不均匀支承下路面板变形有限元分析
• 4.1 土基均匀支承下路面板模型的简化
• 4.1.1 模型的面板位移场施加的方法
• 4.2 水泥混凝土路面板仅对角发生位移变化的有限元分析
• 4.2.1 水泥混凝土路面板空间变形行为
• 4.2.2 水泥混凝土路面板的应力及变形分析
• 4.2.3 水泥混凝土路面板的应力分布规律
• 4.2.4 路面板下不均匀支承与板空间变形耦合的力学分析
• 4.2.5 路面板下不均匀支承与荷载耦合的力学分析
• 4.3 板体三个角均上扬另一个角位移不变有限元分析
• 4.3.1 水泥混凝土路面板空间变形行为
• 4.3.2 水泥混凝土路面板的应力及变形分析
• 4.3.3 水泥混凝土路面板的应力分布规律
• 4.3.4 路面板下不均匀支承与板空间变形耦合的力学分析
• 4.3.5 路面板下不均匀支承与荷载耦合的力学分析
• 4.4 板体两个板角上扬一个板角下降一个角不变有限元分析
• 4.4.1 水泥混凝土路面板空间变形行为
• 4.4.2 水泥混凝土路面板的应力及变形分析
• 4.4.3 水泥混凝土路面板的应力与板位移变化规律
• 4.4.4 路面板下不均匀支承与板空间变形耦合的力学分析
• 4.4.5 路面板下不均匀支承与荷载耦合的力学分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢