土木工程毕业论文---机场道加铺utw罩面的结构特性研究

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1、场道加铺UTW罩面的结构特性研究摘要针对刚性场道加铺超薄水泥混凝土罩面的复合道面结构，分析了道面各结构层以及层间界面的物理力学性能以及它们各自对复合结构整体性能的影响；建立了UTW复合结构在机轮荷载作用下的力学性能模型，基于层状体系基本原理、弹塑性理论、路面结构的非线性分析原理、反预应力作用理论等基本力学原理，分析了该结构的受力及变形特性；根据UTW结构的受力特点和使用要求，设计并进行了一系列实验，主要包括材料性能实验、复合结构抗压与抗折强度实验、界面的劈裂抗拉强度实验、剪切剥离实验以及复合板结构静载实验等，对不同界面处理方式下试件的力学性能进行验证性对比实验。结果

2、证明，不同的界面处理方式显著影响着界面的强度性能，在所设计的四种界面处理方式中，以“旧道面凿毛+刷涂粘结剂”的试件整体性能最好；参考国内某机场的场道结构和相关参数，建立了UTW复合道面结构的有限元分析模型。对其进行模拟分析的结果表明，界面状态是影响复合道面整体性能的关键因素；对比机轮动载作用下各结构层的位移、应力、应变等的时程响应曲线图，说明不考虑温度等复杂环境条件时，道面各结构层的竖向响应较一致，但水平及横向响应差异较大，而这种差异在界面层处最为显著；对模型进行参数和状态优化，建立理想条件下复合道面的有限元分析模型，得到不同位置处各结构层对机轮动载的响应状态。结果

3、说明，理想条件下该复合结构的力学性能接近普通整体式结构的性能，它们的共同点就是机轮荷位处都是道面板结构的最不利受荷位置。因此，可重点研究该位置处各结构层的受力响应特征值，将其作为结构设计中整体结构承载能力最危险点加以控制。关键字：超薄水泥混凝土罩面（UTW）、粘结界面、模型试验、有限元分析、力学响应目录第一章绪论11.1UTW简介及其主要特点11.2UTW的产生和发展过程11.3UTW在场道修复研究和应用中的现状与存在的问题31.4论文研究的内容和意义4第二章UTW复合结构体系分析52.1复合结构体系概述52.2界面粘结模型的分析52.3界面特性分析62.4新旧混凝

4、土粘结状态的力学机理分析72.4.1新旧混凝土粘结的宏观力学性能72.4.2新旧粘结界面的微观力学机理分析82.5各结构层对粘结状态的影响研究92.5.1旧道面表面性状对粘结性能的影响92.5.2罩面材料性能对粘结强度的影响92.5.3界面处理方式对粘结强度的影响102.6本章小结11第三章UTW复合结构力学模型分析123.1相关基本理论概述123.1.1层状体系基本理论123.1.2弹塑性理论基本原理123.1.3道面结构的非线性分析原理143.1.4反预应力作用理论143.2力学结构模型特征分析153.2.1力学模型的建立153.2.2力学模型理论分析16第四章

5、复合层状道面结构有限元模拟204.1有限元模型简介204.1.1有限元分析的基本原理204.1.2有限元离散化204.1.3基本分析过程214.2复合结构模型参数条件234.2.1飞机荷载参数234.2.2道面厚度的确定244.2.3轮印面积的确定254.2.4临界荷位及机轮布置254.3有限元模型的建立264.3.1单元类型的确定264.3.2材料模型264.3.3几何模型的建立及网格划分274.3.4外部荷载及边界条件的确定284.4有限元模型结果分析284.4.1界面状态对复合结构整体性能的影响分析284.4.2应力应变时程响应分析314.5复合结构在理想状态

6、下的性能响应模拟分析374.6本章小结44第五章结论与展望465.1论文的主要结论465.2需要进一步研究的问题47致谢48参考文献49附件50第一章绪论1.1UTW简介及其主要特点超薄水泥混凝土罩面（Ultra-ThinWhitetopping，UTW）是指对已经部分或全部丧失使用性能的道面进行水泥混凝土超薄层覆盖而恢复其使用功能的一种道面翻新修复的技术措施。与常规水泥混凝土道面盖被不同的是，该技术所采用的罩面层厚度通常在80mm以下，而普通的水泥混凝土盖被厚度多在200mm以上；二者不仅存在着厚度上的差别，它们的力学反应机制也存在着根本差异，主要表现为荷载作用下

7、结构层的物理力学反应状态的本质差别。具体体现为常规厚度盖被是作为独立的面层结构承受各种外部荷载的作用，而下层的旧道面结构这时仅仅起到基层结构的作用，使得旧道面的剩余承载能力被抛弃；而在超薄水泥混凝土罩面结构中，通过适当的界面粘结处理，使罩面与旧道面间形成良好的粘结状态，并以复合结构的形式作为道面层共同承受各种荷载，这样，不但能充分利用下层旧道面的剩余承载能力，罩面起到完整表面作用的同时，也能够更好地与下层旧道面协调变形。该结构的技术特点主要包括以下几点[1]：1）厚度较薄，通常为50-100mm，对道面的高程和使用环境影响小；2）通过增强罩面与旧道面的界面粘结力