TWT路面结构力学响应分析

论文摘要

TWT （Thin White Topping）技术是指在铣刨后的旧沥青路面表面加铺一层100至200mm厚的纤维增强混凝土或素水泥混凝土罩面层。罩面后形成的“黑+白”复合式路面称为TWT路面。目前TWT技术在国外特别是美国发展迅速,广泛地应用于城市道路、州际公路以及机场道面。在水泥资源丰富而石油资源日益匮乏的今天,可以预见TWT技术具有较好的应用前景,然而国内的沥青路面维护方法仍然沿用传统的罩面方法,尚未采用TWT技术。基于此,本文采用有限元法对罩面后形成的这一新型路面结构进行全面的计算分析,以求促进其发展,同时为完善国内水泥混凝土加铺层的设计和施工方法提供相关依据。车辆荷载及环境温度一直是刚性路面设计的两大要素,本文着重就这两大方面对TWT路面结构进行计算分析。首先,本文在参考国内外相关文献和研究成果的基础上,结合TWT路面自身的构造特点,运用ABAQUS有限元软件建立起符合实际情况的三维有限元模型；其次,通过有限元数值模拟计算,分析研究了罩面层与沥青层层间接触状况,水泥混凝土罩面板三维尺寸及模量、沥青层模量及厚度,基层模量及厚度,传力杆及拉杆的设置,车辆轴重对TWT路面结构荷载响应的影响规律；而后,建立起TWT路面的温度场有限元模型,分析研究了各路面结构参数变化对水泥混凝土罩面板温度翘曲应力的影响规律；最后,依据《公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）》,综合考虑了荷载应力与温度应力对TWT路面结构的影响,通过理论计算给出了不同交通等级下TWT路面结构水泥混凝土罩面板三维尺寸的推荐值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景
• 1.2 国内外应用概况
• 1.3 国内外研究概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 研究的可行性及意义
• 第2章 TWT路面结构及其计算理论
• 2.1 TWT路面结构及其特点
• 2.1.1 TWT路面的定义及其构造要求
• 2.1.2 TWT在工程实践中的表现
• 2.2 TWT路面结构相关计算理论
• 2.2.1 TWT路面结构强度理论
• 2.2.2 弹性地基板理论
• 2.2.3 弹性多层体系理论
• 2.3 小结
• 第3章 有限元模型的实现
• 3.1 有限元理论
• 3.2 ABAQUS有限元软件简介
• 3.2.1 ABAQUS分析的过程
• 3.2.2 ABAQUS分析模型的组成
• 3.3 模型的假定
• 3.4 交通荷载的接地模式
• 3.5 临界荷位的确定
• 3.6 小结
• 第4章 TWT路面结构荷载响应分析
• 4.1 地基的有效计算范围
• 4.1.1 地基有效计算深度的确定
• 4.1.2 地基有效计算水平尺寸
• 4.2 层间接触状况对荷载应力的影响
• 4.3 罩面板参数对荷载应力的影响
• 4.3.1 罩面板水平尺寸对荷载应力的影响
• 4.3.2 罩面板厚度对荷载应力的影响
• 4.3.3 罩面板弹性模量对荷载应力的影响
• 4.4 沥青层模量及厚度对荷载应力的影响
• 4.4.1 沥青层弹性模量对荷载应力的影响
• 4.4.2 沥青层厚度对荷载应力的影响
• 4.5 基层模量及厚度对荷载应力的影响
• 4.5.1 基层模量对荷载应力的影响
• 4.5.2 基层厚度对荷载应力的影响
• 4.6 设传力杆及拉杆的TWT路面结构荷载响应分析
• 4.7 车辆轴重对TWT路面荷载响应的影响
• 4.8 小结
• 第5章 TWT路面结构温度应力分析
• 5.1 温度翘曲应力
• 5.2 温度梯度
• 5.3 温度场的有限元模拟
• 5.4 层间接触状况对温度应力的影响
• 5.5 罩面板参数对温度应力的影响
• 5.5.1 罩面板三维尺寸对面板温度应力的影响
• 5.5.2 罩面板弹性模量对面板温度应力的影响
• 5.6 沥青层模量及厚度对温度应力的影响
• 5.7 基层模量及厚度对温度应力的影响
• 5.8 传力杆及拉杆的设置对温度应力的影响
• 5.9 温度梯度对温度应力的影响
• 5.10 小结
• 第6章 TWT路面罩面板尺寸推荐
• 6.1 刚性路面板设计原理
• 6.2 不同尺寸罩面板适用性研究
• 6.2.1 交通量等级划分
• 6.2.2 计算参数的取值
• 6.2.3 不同交通等级下罩面板尺寸推荐
• 6.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢