本文選題：傳荷指標　切入點：板底脫空　出處：《中國民航大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：我國機場水泥混凝土道面在使用后普遍較早地出現(xiàn)了沉陷、錯臺等損傷,其中由接縫引起的損害約占70%。傳力桿的設置在一定程度上改善了道面結(jié)構(gòu)的整體性、提高了傳荷性能,但隨著飛機荷載作用次數(shù)的增加,傳力桿會與混凝土粘結(jié)界面產(chǎn)生一定的松動,引起接縫傳荷能力的衰減。同時,當板底出現(xiàn)不同程度的脫空時,也會引起接縫傳荷能力減少,導致混凝土道面結(jié)構(gòu)性能下降,使用壽命降低。因此,接縫設計是機場水泥混凝土道面工程的關鍵技術之一。在我國現(xiàn)行規(guī)范中,接縫傳力桿的設計僅與板厚有關,然而,研究表明板的接縫傳荷體系受多種因素影響,如基層與面層的層間黏結(jié)性能、土基強度、飛機荷載與結(jié)構(gòu)損傷等。目前,相關方面的文獻較少,而且大多僅局限于定性方面的研究,未涉及多因素綜合影響下有效提高接縫傳荷能力的具體實用的設計方法。為此,本文采用考慮接觸的三維有限元模型和室內(nèi)試驗,分析道面結(jié)構(gòu)的受力特點以及接縫傳荷性能,最終建立考慮多種因素的接縫傳力桿設計方法,具體研究內(nèi)容如下:首先,采用ABAQUS有限元軟件建立考慮道面混凝土與傳力桿、混凝土面層與基層等各實體層間粘結(jié)性能的機場水泥混凝土道面三維有限元模型,研究不同軸載、起落架構(gòu)型、土基模量、面層與基層接觸屬性、道面板參數(shù)、傳力桿參數(shù)等多因素對傳荷指標以及桿與混凝土界面應力的影響規(guī)律。進一步,分析考慮板底脫空和傳力桿松動時,道面力學性能和接縫傳荷性能的變化規(guī)律,并給出了傳力桿直徑和間距設計的合理建議范圍。然后,基于相似理論和圣維南原理,設計接縫設傳力桿的水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)模型,研究在正常工況以及存在脫空和松動時的位移傳荷效率、傳力桿和接縫界面混凝土的力學特性。最后,基于正交試驗設計理論對影響各傳荷指標的多因素進行敏感性分析,建立主要影響因子與傳荷指標的定量關系。進而基于布拉德伯利傳力桿驗算公式,運用MATLAB編輯程序建立水泥混凝土道面板傳力桿設計系統(tǒng)。上述研究有助于系統(tǒng)地了解傳力桿的傳荷機理、道面接縫的應力特性及分布,可為道面板及傳力桿的設計和施工提供一定參考依據(jù)。
[Abstract]:The cement concrete pavement of airport in our country generally appeared early subsidence, staggered platform and other damage, in which the damage caused by joints accounted for about 70%. The installation of force transfer rod improved the integrity of the pavement structure and the load transfer performance to some extent. However, with the increase of aircraft load, the bond interface between the load transfer rod and the concrete will be loosened to a certain extent, which will lead to the attenuation of the load transfer capacity of the joint. At the same time, the load transfer capacity of the joint will also be reduced when the slab bottom is emptied to different degrees. Therefore, joint design is one of the key technologies in airport cement concrete pavement engineering. In the current code of our country, the design of joint force transfer rod is only related to the thickness of slab. The research shows that the joint load transfer system of the plate is affected by many factors, such as the interlaminar bonding performance between the base layer and the surface layer, the strength of the soil foundation, the aircraft load and the structural damage, etc. And most of them are limited to qualitative research, and do not involve the practical design method which can effectively improve the capacity of joint load transfer under the influence of multiple factors. Therefore, a three-dimensional finite element model considering contact and laboratory tests are adopted in this paper. The stress characteristics of pavement structure and the load transfer performance of joint are analyzed. Finally, the design method of joint force transfer rod considering many factors is established. The specific research contents are as follows: firstly, the concrete and force transfer rod considering pavement concrete and force transfer rod are established by ABAQUS finite element software. The 3D finite element model of the bond behavior between the concrete surface and the base course is studied, and the different axial loads, landing gear configuration, soil modulus, contact properties between the surface and the base, the parameters of the pavement face, the parameters of the pavement are studied. The influence of load transfer parameters and other factors on the load transfer index and the interface stress between the bar and concrete is analyzed. Further, the variation law of the pavement mechanical properties and the joint load transfer performance is analyzed when the slab bottom is empty and the force transfer rod is loosened. Then, based on the similarity theory and the principle of Saint Venant, the cement concrete pavement structure model of the joint transmission bar is designed, which is based on the theory of similarity and the principle of Saint-Venant, and gives a reasonable range of suggestions for the design of the diameter and spacing of the force transfer rod. The displacement load transfer efficiency and mechanical properties of the force transfer rod and joint interface concrete under normal working conditions and in the presence of void removal and loosening are studied. Finally, based on the orthogonal test design theory, the sensitivity of various factors affecting the load transfer index is analyzed. The quantitative relationship between the main influencing factors and the load transfer index is established, and then based on the Bradbury force bar checking formula, In this paper, the design system of cement concrete track face slab force-transfer rod is established by using MATLAB editing program. The above research is helpful to understand systematically the mechanism of load transfer, stress characteristics and distribution of pavement joints. It can provide a certain reference for the design and construction of road face panel and force transfer bar.
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U416.216;V351.11

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本文編號：1635193