动载作用下水泥混凝土路面的板底脱空响应分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文动载作用下水泥混凝土路面的板底脱空响应分析论文作者：张小冉学生类别：全日制专业学位类别：工学领域名称：结构工程指导教师：窦远明职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofStructuralEngineeringRESPONSEANALYSISOFCEMENTCONCRETEPAVEMENTWITHCAVITYBENEATHSLABSUNDERDYNAMICLOADbyZhangXiaoranSupervisor:Prof

2、.DouYuanmingDecember2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内

3、容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要近年来随着公路建设的发展，我国水泥混凝土路面的公路里程逐年增加，目前在我国已建成的水泥混凝土路面中，己有部分在使用周期内就已出现各种病害。其中，水泥混凝土路面板板底脱空破坏是水泥混凝土路面的主要病害之一，并且会引起断板、错台、桥头搭板塌陷等病害。因此，对水泥混凝土路面板板底脱空及破坏机理展开深入的研究具有重要的理论意义和现实的工程价值。由于

4、路面的不平整性，在道路上行驶的车辆会对路面产生振动荷载，并且这个荷载对路面、路基的影响与作用时间和路面的表面特性有关系，是一个典型的动态荷载。考虑到这个问题，本文在进行研究时，建立了一种具有典型代表性的水泥混凝土路面的结构模型，并通过采用有限元基本方法，结合ANSYS有限元程序分析荷载作用下水泥混凝土路面板底脱空的力学响应，得到了不同加载方式下的水泥混凝土路面结构拉应力及竖向位移的分布规律，以及荷载、车速、脱空尺寸等因素对路面的影响。本文所做的主要工作如下：⑴将板底的脱空区形状视为正方形，建立水泥混凝土路面结构三维模型，在模型上施加静荷载，通过有限元计算软件来计算出面层的最大竖

5、向位移和板底的最大拉应力值；⑵将在平整路面上运动的荷载简化为移动恒荷载，并施加在水泥混凝土路面三维模型上，通过有限元软件进行瞬态响应分析，得到路面板的弯沉值和应力值；⑶将不平整路面上的荷载假设为移动正弦荷载，并施加在水泥混凝土路面模型上，通过有限元计算软件ANSYS进行瞬态响应分析，得到路面板的变形和受力情况；⑷分析不同工况条件下，如行车速度、车辆载重、脱空尺寸等对路面结构的动力响应规律，并将三种荷载计算结果进行对比分析.通过本文的分析，可以得出：在不平整的路面上运动的车辆荷载作用下的面层弯沉值和板底拉应力值最大，即不平整路面上的振动对路面板底脱空的损伤最大。本文对于水泥混凝土

6、路面的结构设计和施工管理工作有一定的参考价值，其中，移动恒荷载和移动正弦荷载作用在有脱空的水泥混凝土路面上时，考虑重载交通作用的影响是本文的创新之处。关键词：水泥混凝土路面；脱空；动荷载；有限元法；超载率I河北工业大学硕士学位论文AbstractNowwiththerapiddevelopmentofeconomyandtheprogressofscienceandtechnology,thehighwaytransportationindustryhasobtainedlarge-scaledevelopment.Butitwasaccompaniedbytheserious

7、phenomenonoftheroadoverload,whichleadstotheearlydamageofthecementconcretepavementintheinitialstageofuse.Amongthesediseases,theexistenceofvoidisveryharmfultothestressofthecementconcretepavement,itaffectsseriouslythecharacterofserviceandthefatiguelif