【博士】水泥混凝土路面路基工作狀態(tài)與設(shè)計指標【2009】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　路基回彈模量是現(xiàn)行水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要設(shè)計指標之一。該指標的科學(xué)測定與合理取值對提高結(jié)構(gòu)設(shè)計準確性具有重要意義。土力學(xué)性質(zhì)上的非線性決定了回彈模量是應(yīng)力狀態(tài)的函數(shù)，因此，明確路基的工作應(yīng)力狀態(tài)是制定回彈模量測試與取值方法的前提。　　本文以交通部西部交通建設(shè)科技項目為依托，在總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)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(jié)點貢獻面積分配剛度，建立了路基．路面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律，并確定了相應(yīng)參數(shù)在模型中的合理取值?！　〔捎糜邢拊Ｐ蛯Φ湫退嗷炷谅访娼Y(jié)構(gòu)進行靜力分析，揭示了荷載軸重、軸型對路基中荷載應(yīng)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(yīng)力與自重應(yīng)力疊加的方法來計算路基工作應(yīng)力狀態(tài)，通過對典型路面結(jié)構(gòu)在不同荷載條件下計算結(jié)果的統(tǒng)計分析，確定了水泥路面路基工作應(yīng)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(yīng)用模型，詳細討論了阻尼比、阻尼系數(shù)、結(jié)構(gòu)層阻尼、荷載大小、分布、波形、作用時間以及路面結(jié)構(gòu)等參數(shù)對路基路面結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響。通過路基動、靜應(yīng)力的對比分析，建議以靜力分析結(jié)果作為路基工作應(yīng)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(yīng)力水平，制定了相應(yīng)的應(yīng)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?！　∫源笮屯ㄓ糜邢拊浖嗀BAQUS為平臺，通過UMAT二次開發(fā)，將回彈模量三參數(shù)預(yù)估模型移植進程序，建立了反映路基土應(yīng)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(yīng)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(yīng)的水泥路面典型結(jié)構(gòu)，通過非線性有限元分析獲得了不同典型結(jié)構(gòu)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(shè)計參考值?！　≡诳偨Y(jié)現(xiàn)有回彈模量參數(shù)取值方法，明確其特點的基礎(chǔ)上，綜合工程重要程度、設(shè)計資料完整性以及試驗測試復(fù)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?zāi)Ｐ皖A(yù)估和參考取值三種方法來確定路基回彈模量在設(shè)計中的取值，從而滿足不同工程設(shè)計的需要?！　?

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