基于粘聚区模型的混凝土路面损伤开裂分析

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1、国内图书分类号：U416.2密级：公开国际图书分类号：625.8西南交通大学研究生学位论文基于粘聚区模型的混凝土路面损伤开裂分析年级二零一五级姓名蒲卓桁申请学位级别工学硕士专业道路与铁道工程指导老师周正峰副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U416.2U.D.C:625.8SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTHEANALYSISOFDAMAGEANDCRACKINGINCONCRETEPAVEMENTBASEDONCOHESIVEZO

2、NEMODELGrade:2015Candidate:PuZhuohengAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:RoadandRailwayEngineeringSupervisor:AssociateProf.ZhouZhengfengMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将

3、本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：本人查阅了大量国内外混凝土开裂分析相关文献，总结了线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学的基础理论，并对其适用性进行了评述。本人基于ABAQUS对粘聚区模型的基本理论和应用方法进行了

4、整理，然后对混凝土单边开槽小梁三点弯曲加载和混凝土路面板板边加载进行了有限元模拟分析，验证了双线性损伤演化粘聚区模型模拟混凝土开裂的适用性，对开槽小梁与混凝土板加载过程中的力学响应进行了分析，并结合开裂截面应力分布与损伤分布对构件的损伤状态与极限承载力进行了分析。结果可为实际工程应用提供一定的理论参考。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作

5、了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文以断裂力学理论为基础分析混凝土路面板的断裂失效行为。目前，在混凝土路面结构分析与设计中，通常将混凝土的开裂视为线弹性体的脆性断裂，而实际上，在混凝土裂缝扩展过程中，裂纹尖端附近由于微裂纹的聚集而形成断裂过程区，该断裂过程区对混凝土构件承载力的影响不容忽视。粘聚区模型因其能较好地模拟混凝土断裂过程区的损伤软化行为而受到了国内外学者的广泛关注。本文首先回顾分析了断裂力学的基

6、本理论，阐释了粘聚区模型对混凝土开裂模拟的适用性，并详细介绍了双线性损伤演化粘聚区模型的本构关系，随后应用该模型，对混凝土单边开槽小梁三点弯曲加载，以及实际尺寸混凝土路面板板边加载断裂全过程进行了模拟分析。主要研究成果如下：（1）通过文献资料分析，总结了线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学基础理论，并分析了其对于混凝土开裂模拟的适用性，进而针对混凝土的断裂特性，说明了假想裂纹模型与粘聚区模型的合理性。（2）结合通用有限元软件ABAQUS，详细阐释了双线性损伤演化粘聚区模型的基本理论，并基于该模型的本构关系，对混

7、凝土断裂参数的物理意义与确定方法进行了分析。（3）应用双线性损伤演化粘聚区模型，对单边开槽混凝土小梁三点弯曲加载全过程进行了模拟分析，得到了小梁应力分布和损伤发展随加载过程的变化规律；通过与已有试验结果的对比，验证了双线性损伤演化粘聚区模型模拟混凝土开裂的有效性。（4）应用双线性损伤演化粘聚区模型，对实际尺寸三维混凝土路面板板边加载全过程进行了模拟分析，得到了混凝土板应力分布和损伤发展的变化规律；提出了混凝土板的极限承载力确定方法。关键词：混凝土路面；损伤开裂；粘聚区模型；假想裂纹；承载力；有限元法西南交

8、通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractBasedonthetheoryoffracturemechanics,thefractureandfailurebehaviorofconcreteisanalyzed.Incurrentanalysisanddesignofconcretepavementstructure,thecrackingofconcreteisusuallyregardedasbrittlefrac