碾压混凝土压实过程的pfc模拟及压实特性分析

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1、碾压混凝土压实过程的PFC模拟及压实特性分析SimulationofRoller-compactedConcreteCompactionProcessandCompactionPropertiesAnalysisBasedonParticleFlowCode学科专业：水利工程研究生：刘金龙指导教师：刘东海教授天津大学研究生院二〇一五年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位

2、或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（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：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要碾压混凝土（RCC）的压实特性是

3、影响碾压混凝土性态的关键因素。常规对于压实特性的研究一般以现场试验、室内试验及长期观测为多，往往需消耗大量的材料和时间；此外有限元方法需基于材料连续性的假设，难以模拟RCC压实过程中骨料的随机分布及运动。上述方法都难以从细观层面上定量描述碾压参数对于RCC压实效果的影响及作用机制。碾压混凝土骨料在外界施工荷载作用下运动和应力的分布对解释碾压混凝土压实机理和层间结合质量有重要意义。本文针对RCC压实过程中的散粒体材料特性，引用颗粒流理论，利用颗粒流分析软件（ParticleFlowCode，PFC），来模拟碾压混凝土碾压密实的过程，可为RCC压

4、实机理研究提供新的途径。本文的主要研究内容如下：（1）在总结颗粒流基本原理的基础上，提出了碾压混凝土压实过程PFC模拟方法，建立了RCC压实过程的PFC模型，并给出了PRC模拟的步骤。（2）结合具体算例，实现了RCC压实过程的PFC模拟，分析了不同建模方式对模型参数选取的影响；从细观层面给出了RCC压实过程中的接触力场、速度层和孔隙率等特性的变化，并分析了碾压速度、振动频率、激振力对RCC压实效果的影响。（3）提出了不同层间间隔时间下下层碾压混凝土的PFC建模方法，建立了RCC单轴压缩的PFC模型，获取了作为建模验证的不同养护时间下RCC应力

5、-位移试验曲线，确定了下层RCC的PFC建模参数，为后续分析RCC骨料层间嵌入机理及层间结合质量控制提供了条件。关键词：碾压混凝土；压实机理；压实质量；颗粒流模拟；细观机制ABSTRACTCompactionpropertiesofroller-compactedconcrete(RCC)areimportantfactorsaffectingtheRCCcompactionquality.Theconventionalmethodsfocusonthefieldorlabexperimentsandthelong-termmonitorin

6、gdataofpracticaloperations,whichconsumelotsofmaterialsandtime.Inaddition,thefiniteelementmethod(FEM)isbasedontheassumptionthattheRCCmaterialiscontinuousanddifficulttosimulatetherandomdistributionandmotionofaggregatesduringcompactionprocess.Theabovemethodsaredifficulttoquant

7、itativelyanalyzetheinfluenceofrollingparametersoncompactionqualityinthemacroscopiclevel.ThemotionandstressofaggregatesunderrollingloadareimportantforanalyzingthecompactionmechanismandinterlayerqualityofRCC.AccordingtothegranularmaterialpropertyofRCC,thisthesisisaimingatsimu

8、latingthecompactionprocesswiththeparticleflowcode(PFC)theory.Itmayprovideanewwayfo