本文關(guān)鍵詞：地下水與車載作用下隧道路面疲勞性能試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隧道作為公路交通的咽喉部位,往往對交通起控制作用。不管在隧道的建設(shè)或者運營過程中,地下水都是不可回避的問題,地下水通過巖體或水泥混凝土下面層中的裂隙滲入路面結(jié)構(gòu)中,使隧道路面結(jié)構(gòu)“浸泡”在水中。在地下水與交通荷載作用下,隧道路面會出現(xiàn)不同程度的水損害破壞。隧道路面的水損害破壞不僅降低了行車安全,增加了事故發(fā)生率,而且大大減弱了其使用壽命,同時也增加了養(yǎng)護費用。目前很少涉及對隧道路面在地下水與行車荷載作用下的水損害破壞的研究,因此本文針對不同水環(huán)境、不同車載情況下,結(jié)合數(shù)值模擬與室內(nèi)試驗兩種手段,對隧道路面水損害疲勞破壞進行初步探討。通過有限元軟件計算了隧道路面結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境下應(yīng)力場、位移場的改變及車載與路面孔隙率對飽水隧道路面產(chǎn)生的孔隙水壓的影響;通過室內(nèi)試驗得出了不同工況下水穩(wěn)定性能及疲勞壽命曲線。本文主要內(nèi)容與研究成果如下:①介紹了隧道路面在地下水與車載共同作用下的破壞機理。②通過運用ABAQUS有限元軟件建立隧道路面模型,結(jié)合不同水環(huán)境、不同行車荷載、不同路面孔隙率,研究不同水環(huán)境下,隧道路面結(jié)構(gòu)中豎向應(yīng)力、橫向應(yīng)力以及豎向位移的變化規(guī)律;此外還研究了隧道路面在飽水條件下,行車荷載與孔隙率對孔隙水壓力的影響,得到了孔隙水壓力的變化規(guī)律。為今后隧道路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。③通過室內(nèi)試驗成型不同孔隙率的試件,測定不同孔隙率試件的滲水系數(shù),并擬合滲透系數(shù)與孔隙率的關(guān)系方程,得到滲透系數(shù)與孔隙率之間的變化關(guān)系。④通過改進的凍融劈裂試驗,測定不同水環(huán)境、不同孔隙率下瀝青混合料試件的劈裂強度,得到了水環(huán)境與孔隙率對隧道路面結(jié)構(gòu)水穩(wěn)定性能的影響規(guī)律,結(jié)果表明水環(huán)境越惡劣,孔隙率越大,試件的劈裂強度比越小,水穩(wěn)定性能越差;通過浸水車轍試驗?zāi)M了飽水隧道路面在動荷載作用下的破壞情況,結(jié)果表明重載交通對隧道路面疲勞影響巨大。⑤通過室內(nèi)疲勞試驗,依據(jù)試驗結(jié)果,對不同孔隙率與不同水環(huán)境下瀝青混合料試件的疲勞壽命進行擬合,得到疲勞壽命方程,得到疲勞方程中截距l(xiāng)gk與斜率a的變化規(guī)律。為了解隧道路面結(jié)構(gòu)在地下水與車載作用下的疲勞破壞提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：公路隧道 路面 孔隙水壓力 水損害破壞 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U416.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究的背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 瀝青路面水損壞破壞機理研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 水與車載共同作用下瀝青路面疲勞試驗研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 瀝青路面水損害模型數(shù)值計算研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文的主要內(nèi)容與方法及技術(shù)路線17-19
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容與研究方法17-18
• 1.3.2 論文技術(shù)路線18-19
• 第二章 隧道路面水損害破壞機理分析19-31
• 2.1 隧道路面結(jié)構(gòu)中水的由來20-21
• 2.2 瀝青與集料之間的粘附及剝離機理21-23
• 2.2.1 化學(xué)反應(yīng)理論21-22
• 2.2.2 力學(xué)理論22
• 2.2.3 表面能理論22
• 2.2.4 分子定向理論22-23
• 2.3 滲透介質(zhì)理論23-25
• 2.3.1 滲透介質(zhì)的概念23-24
• 2.3.2 滲透介質(zhì)的孔隙率與孔隙比24
• 2.3.3 瀝青混凝土滲透介質(zhì)特性24-25
• 2.4 滲流原理的相關(guān)基本理論25-27
• 2.4.1 Darcy定律25-26
• 2.4.2 滲流連續(xù)方程26-27
• 2.5 孔隙水壓力的形成及作用27-29
• 2.5.1 孔隙水簡介27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第三章 隧道路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)仿真分析31-59
• 3.1 ABAQUS簡介31-33
• 3.1.1 概述31-33
• 3.2 ABAQUS在道路工程中的應(yīng)用33-36
• 3.2.1 基本假設(shè)33
• 3.2.2 流固耦合基本方程33-36
• 3.3 有限元分析模型的建立36-39
• 3.3.1 模型建立和網(wǎng)絡(luò)劃分36-38
• 3.3.2 模型邊界條件38
• 3.3.3 荷載設(shè)置38-39
• 3.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析39-57
• 3.4.1 水損害前后路面應(yīng)力、位移分析39-48
• 3.4.2 荷載對飽水瀝青路面孔隙水壓力的分析48-55
• 3.4.3 孔隙率對飽水瀝青路面孔隙水壓力的分析55-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第四章 隧道路面水穩(wěn)定性能研究59-84
• 4.1 水穩(wěn)定試驗方法對比介紹59-63
• 4.1.1 瀝青混合料水穩(wěn)定試驗方法介紹59-62
• 4.1.2 試驗方法優(yōu)缺點對比62-63
• 4.2 制備試件63-67
• 4.2.1 原材料的選擇64-65
• 4.2.2 礦料級配的確定65
• 4.2.3 試件的成型65-67
• 4.3 試件孔隙率與滲透系數(shù)的測定67-69
• 4.4 瀝青混合料水穩(wěn)定性能研究69-81
• 4.4.1 改進的凍融劈裂試驗69-77
• 4.4.2 浸水車轍試驗77-81
• 4.5 隧道路面水損害破壞防治措施81-82
• 4.6 本章小結(jié)82-84
• 第五章 不同水環(huán)境下隧道路面疲勞試驗研究84-103
• 5.1 疲勞的概述84-86
• 5.1.1 疲勞的定義84
• 5.1.2 疲勞損傷模型介紹84-86
• 5.2 疲勞試驗方案的確定86-89
• 5.2.1 試驗方法的選擇86
• 5.2.2 加載方式的確定86-87
• 5.2.3 試驗儀器簡介87-88
• 5.2.4 加載波形的確定88
• 5.2.5 試件的成型88-89
• 5.2.6 試驗方案89
• 5.3 疲勞試驗結(jié)果分析89-102
• 5.4 本章小結(jié)102-103
• 第六章 結(jié)論與展望103-105
• 6.1 結(jié)論103-104
• 6.2 展望104-105
• 致謝105-106
• 參考文獻(xiàn)106-109
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文及取得的科研成果109

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本文編號：343630