重载交通斜向预应力混凝土路面研究

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1、分类号:U41；U210710-2009021034博士学位论文重载交通斜向预应力混凝土路面研究刘涛导师姓名职称韩森教授申请学位类别工学博士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学StudyonCross-tensionedPrestressedConcretePavementUnderHeavy-loadTransportationADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：LiuTaoSupervi

2、sor：Prof.HanSenChang’anUniversity,Xi’an,China摘要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

3、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

4、应力混凝土路面压拉受力特点的疲劳方程，对混凝土在弯拉、纯拉、压拉状态下的疲劳寿命进行了比较和分析，并提出了斜向预应力混凝土路面荷载疲劳应力系数的计算方法。（6）提出了斜向预应力路面的轴载换算公式，完善了路面设计方法，并给出了计算流程和示例。关键词：斜向预应力混凝土路面，重载，荷载应力，温度场，温度应力，疲劳试验，疲劳方程，路面设计方法IAbstractTheheavytrafficwillacceleratethefailureofconcretepavement,thecross-tensionedprestressedcon

5、cretepavementcouldbeadaptedtotheheavytraffic,butitsstructuralanalysisandfatiguecharacteristicsneedafurtherstudytoimprovethecorrespondingdesignstandardsanddesignmethods.Thisarticleistakingstudytosummarizeexperienceandaccumulatedataforcompilingitsdesignspecification,an

6、dtoprovidethenecessarytheoreticalsupportandtechnicalguidancefortheapplicationofthecross-tensionedprestressedconcretepavementinourcountry,whichhasimportanttheoreticalsignificanceandengineeringvalue.(1)Thispapersummarizedtheloadingcharacteristicsofheavytraffic,investig

7、atedandanalyzedtheuseconditionofcross-tensionedprestressedconcretepavement,andputforwardthefailuremodeofit.(2)Accordingtothestructureandloadingcharacteristicsofthecross-tensionedprestressedconcretepavement,theprestressedequivalentloadcalculationmethodandthefiniteelem

8、entmodelwereestablished,andtheloadingstressunderheavyloadofitwasanalyzed,finallyputforwardapracticalcalculationformula.(3)Thefinite