横向裂缝对CRCP路面刚度和强度的影响

论文摘要

连续配筋混凝土路面在纵向配置连续钢筋,施工时不设横向胀缩缝,它具有强度高、整体性好、耐久性强、行车舒适平顺、养护工作量少、维修费用低等特点,适用于高等级和重交通的道路,在欧美等发达国家的干线公路和机场道路上得到了广泛的使用。我国CRCP应用试验及相关的研究相对较晚,到目前为止,尽管我国也对CRCP的研究和应用作了一些初步的研究工作,但是相关的理论和应用技术还很不完善。CRCP路面是一种配筋混凝土,由于钢筋混凝土本身的特性,不可避免地会由于干缩、温度变化等产生一些固有裂缝。当横向裂缝由于各种原因出现后,将对CRCP路面产生不利的影响。但是路面刚度和承载力的变化规律,开裂后刚度、承载力的折减,以及是否能满足设计的使用功能要求等这些问题一直未解决。目前国内对开裂后CRCP路面分析方法的研究还比较少,还没有形成一种准确可行的方法去评定这些开裂后的CRCP路面。本文在分析总结国内外对混凝土结构裂缝的研究成果的基础上,把CRCP路面看成是一种复合材料,提出了一套分析横向裂缝对连续配筋混凝土路面刚度和承载力影响的有限元方法,把实际裂缝转化为统计意义下的平均裂缝,然后进行仿真模拟。论文分析了裂缝产生的机理、原因及裂缝的分类,指出了裂缝产生的不可避免性,突出了裂缝研究的意义,介绍了裂缝分析的基本理论。并针对耒宜高速路实况,分析了不同裂缝间距、不同裂缝开裂深度对CRCP路面强度、刚度的影响。通过对比开裂前后的分析结果,对该路面开裂后的承载能力与现存刚度进行了评价,得出开裂后结构承载力和刚度的折减系数。同时分析了局部脱空时CRCP路面的应力和位移变化情况,为CRCP路面设计、开裂后性能的研究提供参考。

论文目录

• 目录
• Catalog
• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 工程背景
• 1.2 CRCP路面发展现状
• 1.2.1 国外CRCP路面发展现状
• 1.2.2 国内CRCP路面发展现状
• 1.3 有关 CRCP路面理论的研究
• 1.3.1 CRCP路面理论的相关理论
• 1.3.2 国外理论成果
• 1.3.3 国内理论成果
• 1.4 本文研究的主要内容及意义
• 1.4.1 本文研究的主要内容
• 1.4.2 本文研究的意义
• 第二章 连续配筋混凝土路面基本理论及有限元分析
• 2.1 复合材料层合板理论
• 2.1.1 复合材料理论
• 2.1.2 分析计算模型
• 2.1.3 配筋混凝土板计算假定
• 2.1.4 配筋混凝土单层板的弹性和刚度特性
• 2.1.5 配筋混凝土单层板的弹性常数
• 2.2 CRCP路面的有限元理论
• 2.2.1 基本假定
• 2.2.2 CRCP路面荷载应力分析的有限元法
• 2.3 CRCP路面的有限元模型
• 2.3.1 板面模型
• 2.3.2 地基模型
• 2.3.3 边界条件
• 2.3.4 荷载列阵
• 2.4 有限元模型验证
• 2.5 实验路数据分析
• 2.5.1 试验路概况
• 2.5.2 有限元建模
• 2.5.3 结果分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 已有裂缝时路面的应力及位移变化
• 3.1 裂缝出现机理
• 3.1.1 机理
• 3.1.2 裂缝的出现与分布规律
• 3.2 实验路裂缝实况
• 3.2.1 试验路概况
• 3.2.2 裂缝形式
• 3.3 有限元法模拟裂缝
• 3.4 Ansys中的裂缝模拟
• 3.4.1 裂缝模拟
• 3.4.2 破坏准则
• 3.5 有裂缝时实验路的应力分析
• 3.5.1 平截面假定
• 3.5.2 混凝土的本构关系
• 3.5.3 小变形假定
• 3.5.4 有限元分析
• 3.5.5 结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 地基局部脱空对路面的影响
• 4.1 计算图式的选取
• 4.2 力学模型
• 4.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论、前景及展望
• 5.1 结论
• 5.2 前景及展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表