动态荷载下水泥混凝土路面的破坏特性研究

论文摘要

在我国现行路面设计规范（JTJ 012-94）中,目前采用静态方法分析路面板在车辆荷载作用下的响应,并根据此结果进行路面疲劳寿命预估。针对目前国内水泥混凝土路面往往未达到设计使用年限即产生破坏的现象,本文采用移动荷载作用下Kelvin地基上的无限大板作为力学分析模型,使用动态方法对路面板在车辆荷载作用下的动力响应进行分析。采用傅立叶变换法导出了动态荷载作用下板的挠度、应变和应变率的一般解,并进行了详细的数值计算,据此得到动态荷载作用下板的最大应力;将按静态方法和动态方法计算得到的板的最大应力进行比较,并分别将它们代入不同的疲劳方程进行疲劳寿命预估。结果表明:按动态方法得到的板的最大应力较按静态方法得到的板最大应力偏高,而按动态方法得到的疲劳寿命比按静态方法时的疲劳寿命偏低许多。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混凝土材料的动态性能
• 1.2.2 路面板在动态荷载下的响应
• 1.2.3 混凝土疲劳方程
• 1.2.4 混凝土路面破坏类型及特征
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 水泥混凝土路面在运动车辆作用下的动力响应
• 2.1 引言
• 2.2 板的运动方程及其解
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 移动荷载的表达式
• 2.2.3 板稳态挠度、应变和应变率的解析解
• 2.3 数值计算方法
• 2.3.1 广义无穷积分的积分限确定
• 2.3.2 复指数函数积分部分选取
• 2.4 Winkler地基上无限大板的动力响应
• 2.4.1 Winkler地基上无限大板的应变
• 2.4.2 Winkler地基上无限大板的应变率
• 2.5 Kelvin地基上无限大板的动力响应
• 2.5.1 Kelvin地基上无限大板的应变
• 2.5.2 Kelvin地基上无限大板的应变率
• 2.6 本章结论
• 第3章 水泥混凝土路面在移动荷载作用下的疲劳特性
• 3.1 引言
• 3.2 现行路面设计规范中采用静态荷载假设的最大应力计算
• 3.2.1 温克勒地基板的解析解
• 3.2.2 半无限地基板的解析解
• 3.2.3 弹性地基板的有限元解
• 3.3 现行路规采用的疲劳方程及其他疲劳方程
• 3.3.1 早期路面设计规范（84）采用的疲劳方程
• 3.3.2 现行路面设计规范采用的疲劳方程
• 3.3.3 高应力水平时建立的疲劳方程
• 3.4 不同方法计算路面板行车荷载作用下荷载应力
• 3.4.1 现行路面设计采用的计算方法
• 3.4.2 考虑行车荷载动态特性的计算方法
• 3.4.3 计算结果分析
• 3.5 板的最大应力计算误差对疲劳寿命预估产生的不利影响分析
• 3.6 本章结论
• 第4章 主要结论及待于进一步解决的问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果