半刚性基层抗弯拉性能模型和强度指标关系研究

论文摘要

在我国已建成和在建的高等级公路中大约85%以上的道路采用半刚性材料作为基层。半刚性基层具有突出的优点,但也存在缺陷,诸如抗拉强度较低、容易开裂等,对半刚性基层材料来说,材料的抗弯拉性能显得尤为重要。而半刚性基层抗弯拉性能受其材料组成因素的影响。本课题以水泥稳定碎石材料为对象,通过劈裂强度和抗折强度研究材料的抗弯拉性能。在分析水泥稳定碎石抗弯拉性能构成机理的基础上,从材料组成(如水泥剂量、水泥品种、矿料级配、含水量、压碎值、针片状含量等)特性的角度出发,利用灰色系统理论的方法,通过建立样本数据库,经过灰关联分析、灰色建模、精度检验、灰色预测等过程,建立了水泥稳定碎石短龄期(7d)和长龄期(90d)劈裂强度和长龄期(90d)抗折强度的灰色预测模型,并进行了适用性验证,预测效果令人满意。同时,本课题从材料组成和材料整体两个角度出发,对劈裂强度、抗折强度、抗压强度三个强度指标进行了关联性分析。以灰色模型为基础得到了考虑材料组成的不同龄期的强度指标之间的关系;从力学分析角度通过有限元建模计算,得到了材料整体的各强度指标之间的关系。这两种关系是统一的。应用本课题的成果,能够通过水泥稳定碎石的材料组成对不同龄期的抗拉强度进行预估,能够通过短龄期力学性能评估材料长龄期力学性能,经济有效地确定水泥稳定碎石基层在具体工程中的最佳材料组成,同时也使得由抗压强度换算得到其他强度指标有了具体的换算关系,对于理论分析和工程实践有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 灰色理论与分形理论基础
• 2.1 灰色理论研究内容及方法
• 2.2 灰色关联分析
• 2.2.1 灰关联本质
• 2.2.2 灰关联分析步骤
• 2.3 灰色系统模型
• 2.3.1 灰色生成
• 2.3.2 模型数学本质及精度检验
• 2.3.3 建模步骤
• 2.4 分形理论
• 2.5 本章小结
• 第三章 半刚性材料抗弯拉性能机理
• 3.1 材料强度形成机理
• 3.1.1 材料结构形成原理
• 3.1.2 抗弯拉性能材料力学原理
• 3.2 材料组成对抗弯拉性能的影响
• 3.2.1 水泥种类与剂量影响
• 3.2.2 集料级配影响
• 3.2.3 混合料结构类型影响
• 3.2.4 含水量影响
• 3.2.5 集料粒径影响
• 3.2.6 集料性质影响
• 3.2.7 水泥凝结时间影响
• 3.3 其他因素对抗弯拉性能的影响
• 3.3.1 龄期影响
• 3.3.2 成型方式影响
• 3.3.3 养生温度与湿度影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 材料组成因素对抗弯拉性能的灰关联分析
• 4.1 分形理论评价集料级配
• 4.2 劈裂强度灰关联分析
• 4.2.1 关联因子选择
• 4.2.2 灰关联分析
• 4.3 抗折强度灰关联分析
• 4.3.1 关联因子选择
• 4.3.2 灰关联分析
• 4.4 长龄期劈裂强度、抗折强度的关联序对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 劈裂强度和抗折强度预测模型
• 5.1 劈裂强度灰色模型
• 5.1.1 90d 劈裂强度灰色模型
• 5.1.2 7d 劈裂强度灰色模型
• 5.2 抗折强度灰色模型
• 5.3 适用性验证
• 5.4 本章小结
• 第六章 不同强度指标之间的关系分析
• 6.1 考虑材料组成的劈裂强度、抗折强度、抗压强度的关系分析
• 6.1.1 长龄期与短龄期劈裂强度之间的关系
• 6.1.2 长龄期与短龄期抗压强度之间的关系
• 6.1.3 劈裂强度、抗折强度和抗压强度之间的关系
• 6.2 材料整体的劈裂强度、抗折强度、抗压强度的关系分析
• 6.2.1 有限元原理
• 6.2.2 计算假设及参数选取
• 6.2.3 有限元建模
• 6.2.4 计算结果分析
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢