重载交通斜向预应力混凝土路面研究
发布时间：2022-10-30 19:49
重载交通会加速混凝土路面破坏,斜向预应力混凝土路面对重载交通具有良好的适应性,但其结构分析、疲劳特性需进一步研究,以完善相应的设计标准和设计方法。本文对此开展研究,为编写其设计规范总结经验和积累较多的基础资料,并为斜向预应力混凝土路面在我国能够广泛应用提供必要的理论支撑和技术指导,具有重要的理论意义和工程应用价值。主要研究内容如下:（1）总结了重载交通的荷载特性;对预应力混凝土路面使用情况进行了调查与分析,提出了斜向预应力混凝土路面的破坏模式。（2）针对斜向预应力混凝土路面的构成和受力特征,建立了预应力等效荷载计算方法;建立了有限元模型,分析了重载作用下斜向预应力混凝土路面荷载应力,并提出了实用计算公式。（3）建立了有热阻层的水泥混凝土路面温度场有限元模型,分析了温度场的时空变化规律,计算了混凝土板的最大温度梯度。（4）建立了斜向预应力混凝土板温度翘曲应力有限元模型,进行了参数规律分析,给出了斜向预应力混凝土板温度翘曲应力实用计算公式。（5）对反复荷载作用下预应力混凝土路面板受力特点进行了分析,确定了考虑压拉状态的疲劳试验方法;利用已有试验数据建立了体现斜向预应力混凝土路面压拉受力特点...
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 重载交通水泥混凝土路面研究现状
1.2.2 预应力混凝土路面研究现状
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 重载交通特性及路面病害调查分析
2.1 重载交通的荷载特性
2.1.1 重载交通概述
2.1.2 我国重载车辆的轴型参数
2.1.3 重载交通典型轴载状况
2.1.4 轮胎充气压力、接地压力与接地面积
2.1.5 重载交通荷载应力分析荷载图式的确定
2.2 预应力混凝土路面病害情况调查与分析
2.2.1 普通水泥混凝土路面的常见病害及原因分析
2.2.2 预应力混凝土路面病害情况收集、调查与分析
2.3 本章小结
第三章 重载交通斜向预应力混凝土路面荷载应力分析
3.1 斜向预应力混凝土路面力学分析理论基础
3.1.1 斜向预应力混凝土路面的组成及特征
3.1.2 刚性路面力学分析方法
3.2 斜向预应力等效荷载计算方法
3.2.1 预应力损失计算
3.2.2 预应力筋混凝土常用分析方法
3.2.3 斜向预应力混凝土路面等效荷载计算方法
3.3 荷载应力分析三维有限元模型的建立
3.3.1 计算模型
3.3.2 模型的几何尺寸和材料参数
3.3.3 荷载图式
3.3.4 约束和接触
3.3.5 模型的验证
3.4 重载交通下荷载应力各影响因素分析
3.4.1 预应力值对荷载应力影响分析
3.4.2 板厚对荷载应力的影响
3.4.3 地基模量对荷载应力影响分析
3.4.4 脱空半径对荷载应力影响分析
3.5 荷载应力实用计算方法
3.5.1 荷载应力计算公式的建立
3.5.2 公式的误差分析
3.6 本章小结
第四章 斜向预应力混凝土路面温度场与温度应力分析
4.1 温度场基本理论
4.1.1 热传导方程
4.1.2 热传导边界条件
4.1.3 接触热阻
4.2 温度场有限元分析
4.2.1 路面结构温度场有限元模型
4.2.2 斜向预应力路面温度场分布规律
4.2.3 斜向预应力路面最大温度梯度的确定
4.3 温度翘曲应力有限元分析
4.3.1 温度翘曲应力的理论分析
4.3.2 温度翘曲应力有限元模型
4.3.3 参数影响规律分析
4.4 温度翘曲应力实用计算方法
4.5 温缩应力与地基摩阻力
4.5.1 混凝土板块温度变化状况
4.5.2 混凝土路面板摩擦应力的计算
4.5.3 减少摩阻力的措施
4.6 本章小结
第五章 斜向预应力混凝土路面疲劳性能研究
5.1 材料疲劳损伤基本理论
5.1.1 疲劳损伤概述
5.1.2 疲劳性能曲线
5.1.3 疲劳寿命分布的概率模型
5.2 基于斜向预应力的混凝土疲劳试验
5.2.1 试验方法的选择
5.2.2 试验概况
5.2.3 疲劳试验结果
5.3 疲劳方程的建立
5.3.1 试验数据处理
5.3.2 疲劳方程建立
5.4 疲劳分析和疲劳方程的应用
5.4.1 混凝土在不同受力模式下疲劳特性比较
5.4.2 荷载疲劳应力系数
5.5 本章小结
第六章 重载交通斜向预应力混凝土路面设计方法研究
6.1 设计标准与应力计算
6.1.1 典型破坏现象
6.1.2 设计标准
6.1.3 应力计算
6.2 重载斜向预应力混凝土路面轴载换算公式
6.2.1 斜向预应力路面重载交通的界定和标准轴载的选取
6.2.2 轴载换算次数的确定
6.3 斜向预应力路面结构组合设计
6.4 斜向预应力路面设计步骤及计算示例
6.4.1 斜向预应力混凝土路面计算流程
6.4.2 斜向预应力混凝土路面计算示例
第七章 主要结论及进一步研究建议
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步研究建议
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]三轴拉压应力状态下沥青混合料的破坏准则[J]. 黄拓,昌振东,杨毅. 中南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]斜向交叉预应力混凝土路面温度应力分析[J]. 郭超,张敏江,陆征然,王子靖. 公路交通科技. 2016(08)
[3]重轴载交通下斜向预应力混凝土路面应用研究[J]. 郭超,张敏江,陆征然,于保阳. 大连理工大学学报. 2015(03)
[4]混凝土疲劳机理研究进展[J]. 雷斌,李宏,晏育松. 硅酸盐通报. 2014(08)
[5]斜向预应力混凝土路面数值模拟[J]. 李娜,张东省,徐希娟,韩微微. 公路工程. 2014(02)
[6]沙土热物理特性的影响因素实验[J]. 陈梅倩,诸葛一然,卢太金,杨飞. 北京交通大学学报. 2014(01)
[7]含脱空水泥混凝土路面交通荷载下的疲劳损伤机理[J]. 薛彦卿,黄晓明,石小武,马涛. 东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]沥青混合料拉压疲劳损伤试验[J]. 钱国平,刘宏富,郑健龙,蒋丽君. 公路交通科技. 2012(03)
[9]热反射涂层路面温度场模型建立与分析[J]. 陈肃明,黄文红,罗婷倚,丁勇杰. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]车辆荷载下全新载重轮胎接地行为的试验研究[J]. 李洪波,邵玉丽,李红涛,王保良. 武汉理工大学学报. 2010(15)
博士论文
[1]基于多级等幅荷载下的沥青混合料损伤累积和沥青面层疲劳损伤破坏研究[D]. 吴志勇.华南理工大学 2014
[2]斜向预应力混凝土路面研究[D]. 李娜.长安大学 2011
[3]半刚性基层材料的疲劳特性研究[D]. 贾侃.长安大学 2008
[4]车辆荷载作用下沥青路面疲劳行为研究[D]. 王保良.长安大学 2008
[5]重载交通水泥混凝土路面材料与结构研究[D]. 蒋应军.长安大学 2005
硕士论文
[1]斜向预应力水泥路面滑动层关键技术研究[D]. 陈德.长安大学 2013
[2]公路隧道斜向预应力混凝土路面结构性能研究[D]. 王飞.长安大学 2013
[3]考虑层间接触的半刚性基层沥青路面热应力耦合分析[D]. 孙丽娟.浙江大学 2013
[4]地基不均匀支承水泥混凝土路面板的荷载应力分析[D]. 刘涛.长安大学 2009
[5]重载交通水泥混凝土路面设计方法研究[D]. 戴学臻.长安大学 2002
[6]道路结构温度场研究[D]. 韩子东.长安大学 2001
[7]水泥混凝土路面疲劳特性研究[D]. 高维成.长安大学 2000
本文编号：3699376
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 重载交通水泥混凝土路面研究现状
1.2.2 预应力混凝土路面研究现状
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 重载交通特性及路面病害调查分析
2.1 重载交通的荷载特性
2.1.1 重载交通概述
2.1.2 我国重载车辆的轴型参数
2.1.3 重载交通典型轴载状况
2.1.4 轮胎充气压力、接地压力与接地面积
2.1.5 重载交通荷载应力分析荷载图式的确定
2.2 预应力混凝土路面病害情况调查与分析
2.2.1 普通水泥混凝土路面的常见病害及原因分析
2.2.2 预应力混凝土路面病害情况收集、调查与分析
2.3 本章小结
第三章 重载交通斜向预应力混凝土路面荷载应力分析
3.1 斜向预应力混凝土路面力学分析理论基础
3.1.1 斜向预应力混凝土路面的组成及特征
3.1.2 刚性路面力学分析方法
3.2 斜向预应力等效荷载计算方法
3.2.1 预应力损失计算
3.2.2 预应力筋混凝土常用分析方法
3.2.3 斜向预应力混凝土路面等效荷载计算方法
3.3 荷载应力分析三维有限元模型的建立
3.3.1 计算模型
3.3.2 模型的几何尺寸和材料参数
3.3.3 荷载图式
3.3.4 约束和接触
3.3.5 模型的验证
3.4 重载交通下荷载应力各影响因素分析
3.4.1 预应力值对荷载应力影响分析
3.4.2 板厚对荷载应力的影响
3.4.3 地基模量对荷载应力影响分析
3.4.4 脱空半径对荷载应力影响分析
3.5 荷载应力实用计算方法
3.5.1 荷载应力计算公式的建立
3.5.2 公式的误差分析
3.6 本章小结
第四章 斜向预应力混凝土路面温度场与温度应力分析
4.1 温度场基本理论
4.1.1 热传导方程
4.1.2 热传导边界条件
4.1.3 接触热阻
4.2 温度场有限元分析
4.2.1 路面结构温度场有限元模型
4.2.2 斜向预应力路面温度场分布规律
4.2.3 斜向预应力路面最大温度梯度的确定
4.3 温度翘曲应力有限元分析
4.3.1 温度翘曲应力的理论分析
4.3.2 温度翘曲应力有限元模型
4.3.3 参数影响规律分析
4.4 温度翘曲应力实用计算方法
4.5 温缩应力与地基摩阻力
4.5.1 混凝土板块温度变化状况
4.5.2 混凝土路面板摩擦应力的计算
4.5.3 减少摩阻力的措施
4.6 本章小结
第五章 斜向预应力混凝土路面疲劳性能研究
5.1 材料疲劳损伤基本理论
5.1.1 疲劳损伤概述
5.1.2 疲劳性能曲线
5.1.3 疲劳寿命分布的概率模型
5.2 基于斜向预应力的混凝土疲劳试验
5.2.1 试验方法的选择
5.2.2 试验概况
5.2.3 疲劳试验结果
5.3 疲劳方程的建立
5.3.1 试验数据处理
5.3.2 疲劳方程建立
5.4 疲劳分析和疲劳方程的应用
5.4.1 混凝土在不同受力模式下疲劳特性比较
5.4.2 荷载疲劳应力系数
5.5 本章小结
第六章 重载交通斜向预应力混凝土路面设计方法研究
6.1 设计标准与应力计算
6.1.1 典型破坏现象
6.1.2 设计标准
6.1.3 应力计算
6.2 重载斜向预应力混凝土路面轴载换算公式
6.2.1 斜向预应力路面重载交通的界定和标准轴载的选取
6.2.2 轴载换算次数的确定
6.3 斜向预应力路面结构组合设计
6.4 斜向预应力路面设计步骤及计算示例
6.4.1 斜向预应力混凝土路面计算流程
6.4.2 斜向预应力混凝土路面计算示例
第七章 主要结论及进一步研究建议
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步研究建议
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]三轴拉压应力状态下沥青混合料的破坏准则[J]. 黄拓,昌振东,杨毅. 中南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]斜向交叉预应力混凝土路面温度应力分析[J]. 郭超,张敏江,陆征然,王子靖. 公路交通科技. 2016(08)
[3]重轴载交通下斜向预应力混凝土路面应用研究[J]. 郭超,张敏江,陆征然,于保阳. 大连理工大学学报. 2015(03)
[4]混凝土疲劳机理研究进展[J]. 雷斌,李宏,晏育松. 硅酸盐通报. 2014(08)
[5]斜向预应力混凝土路面数值模拟[J]. 李娜,张东省,徐希娟,韩微微. 公路工程. 2014(02)
[6]沙土热物理特性的影响因素实验[J]. 陈梅倩,诸葛一然,卢太金,杨飞. 北京交通大学学报. 2014(01)
[7]含脱空水泥混凝土路面交通荷载下的疲劳损伤机理[J]. 薛彦卿,黄晓明,石小武,马涛. 东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]沥青混合料拉压疲劳损伤试验[J]. 钱国平,刘宏富,郑健龙,蒋丽君. 公路交通科技. 2012(03)
[9]热反射涂层路面温度场模型建立与分析[J]. 陈肃明,黄文红,罗婷倚,丁勇杰. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]车辆荷载下全新载重轮胎接地行为的试验研究[J]. 李洪波,邵玉丽,李红涛,王保良. 武汉理工大学学报. 2010(15)
博士论文
[1]基于多级等幅荷载下的沥青混合料损伤累积和沥青面层疲劳损伤破坏研究[D]. 吴志勇.华南理工大学 2014
[2]斜向预应力混凝土路面研究[D]. 李娜.长安大学 2011
[3]半刚性基层材料的疲劳特性研究[D]. 贾侃.长安大学 2008
[4]车辆荷载作用下沥青路面疲劳行为研究[D]. 王保良.长安大学 2008
[5]重载交通水泥混凝土路面材料与结构研究[D]. 蒋应军.长安大学 2005
硕士论文
[1]斜向预应力水泥路面滑动层关键技术研究[D]. 陈德.长安大学 2013
[2]公路隧道斜向预应力混凝土路面结构性能研究[D]. 王飞.长安大学 2013
[3]考虑层间接触的半刚性基层沥青路面热应力耦合分析[D]. 孙丽娟.浙江大学 2013
[4]地基不均匀支承水泥混凝土路面板的荷载应力分析[D]. 刘涛.长安大学 2009
[5]重载交通水泥混凝土路面设计方法研究[D]. 戴学臻.长安大学 2002
[6]道路结构温度场研究[D]. 韩子东.长安大学 2001
[7]水泥混凝土路面疲劳特性研究[D]. 高维成.长安大学 2000
本文编号：3699376
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