【博士】水泥混凝土路面路基工作狀態(tài)與設計指標【2009】

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　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學交通運輸工程學院　　學位年度： 2009年　　路基回彈模量是現(xiàn)行水泥路面結構設計中的主要設計指標之一。該指標的科學測定與合理取值對提高結構設計準確性具有重要意義。土力學性質(zhì)上的非線性決定了回彈模量是應力狀態(tài)的函數(shù)，因此，明確路基的工作應力狀態(tài)是制定回彈模量測試與取值方法的前提?！　”疚囊越煌ú课鞑拷煌ńㄔO科技項目為依托，在總結國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎上，根據(jù)水泥混凝土路面結構特點，采用庫倫摩擦模型模擬層間接觸條件，以彈簧模擬接縫傳荷機制，并按結點貢獻面積分配剛度，建立了路基．路面結構三維有限元模型。通過對模型幾何尺寸、層間接觸條件和接縫傳荷能力等因素進行系統(tǒng)的參數(shù)敏感性分析，明確了各因素變化對路基一路面結構力學響應的影響規(guī)律，并確定了相應參數(shù)在模型中的合理取值。　　采用有限元模型對典型水泥混凝土路面結構進行靜力分析，揭示了荷載軸重、軸型對路基中荷載應力大小與分布的影響規(guī)律，提出了路基工作區(qū)深度推薦值：采用荷載應力與自重應力疊加的方法來計算路基工作應力狀態(tài)，通過對典型路面結構在不同荷載條件下計算結果的統(tǒng)計分析，確定了水泥路面路基工作應力水平?！　∫圆ㄐ魏奢d模擬車輛的作用，建立了水泥路面動力有限元分析模型。通過對FWD瞬態(tài)沖擊荷載的模擬，驗證了模型的正確性與可靠性。應用模型，詳細討論了阻尼比、阻尼系數(shù)、結構層阻尼、荷載大小、分布、波形、作用時間以及路面結構等參數(shù)對路基路面結構動力響應的影響。通過路基動、靜應力的對比分析，建議以靜力分析結果作為路基工作應力狀態(tài)?！　〗梃b已有瀝青路面路基土動態(tài)回彈模量測試方法，根據(jù)本文計算與統(tǒng)計分析所獲得的路基應力水平，制定了相應的應力加載條件，并以此形成了適用于水泥路面的路基土動態(tài)回彈模量測試方法。　　以大型通用有限元軟件ABAQUS為平臺，通過UMAT二次開發(fā)，將回彈模量三參數(shù)預估模型移植進程序，建立了反映路基土應力依賴性的三維非線性有限元模型，并以混凝土板底彎拉應力等效為原則，提出了考慮土非線性的路基當量回彈模量計算方法?！　∫罁?jù)交通等級分別確定相應的水泥路面典型結構，通過非線性有限元分析獲得了不同典型結構與土組類型組合下的路基當量回彈模量；按交通等級和土組類型進行歸并，提出了路基回彈模量設計參考值。　　在總結現(xiàn)有回彈模量參數(shù)取值方法，明確其特點的基礎上，綜合工程重要程度、設計資料完整性以及試驗測試復雜度等因素的影響，對回彈模量層次化取值方法進行了初步探索，提出以試驗測試、經(jīng)驗模型預估和參考取值三種方法來確定路基回彈模量在設計中的取值，從而滿足不同工程設計的需要?！　?

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