本文關(guān)鍵詞：混凝土路面動力響應(yīng)計算分析與試驗驗證

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【摘要】：混凝土板由于結(jié)構(gòu)簡單,便于施工,性能良好,在工程上得到非常廣泛的應(yīng)用,地基板、預(yù)制混凝土板、鄉(xiāng)村公路等工程都是采用混凝土板結(jié)構(gòu)的典型例子。如何評價混凝土板工作狀況,就成為混凝土板工程實踐中一個重要的課題。在混凝土板結(jié)構(gòu)的多個指標(biāo)中,彎沉值測量方便,便于應(yīng)用,是反映混凝土板結(jié)構(gòu)狀況的優(yōu)良指標(biāo)。在有關(guān)混凝土板的規(guī)范中,均使用彎沉值來作為評價其結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的的控制性指標(biāo)。因此,研究混凝土板彎沉具有重要的工程應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。本文分析比較現(xiàn)有的混凝土板模型,建立了兩種混凝土板模型——理論模型和有限元模型。與由落錘式彎沉儀(簡稱FWD)測試值轉(zhuǎn)化的貝克曼梁(簡稱BB)彎沉實測值比較,兩種模型的計算結(jié)果與實測值比較吻合,誤差在工程可接受的范圍之內(nèi)。理論模型的誤差在0.3%~1.2%之間,有限元模型的誤差在1.8%~4.8%之間。理論模型基于經(jīng)典的Winkler地基板模型建立的靜力模型,是BB測試時汽車在爬行速度下通過路面情形的模擬。該模型主要有:汽車荷載簡化為雙圓形的均布荷載,地基與混凝土板之間作用力為線性的彈簧力,勁度系數(shù)為彈簧地基系數(shù),混凝土板簡化為四邊自由矩形薄板。經(jīng)過理論推導(dǎo),可以得出混凝土板受力的偏微分方程。該微分方程可以用伽遼金(Galerkin)法進行求解,確定了能夠滿足位移邊界和應(yīng)力邊界全部條件的位移函數(shù),建立了一個混凝土板彎沉的理論公式。為確定該公式中的系數(shù),用MATLAB編制了程序,計算可以得出理論模型的結(jié)果。有限元模型同理論模型一樣,也是基于Winkler地基板模型的靜力模型。二者主要的不同點在于對混凝土板的處理上:理論模型假設(shè)其為薄板,有限元模型則用離散的網(wǎng)格單元來表示。另外,文中采用有限元模型研究了在不同參數(shù)下板的彎沉變化規(guī)律。結(jié)果表明,荷載增加,板的彎沉也增加;彈性模量增大,板的彎沉在減小;泊松比增大,板的彎沉有緩慢增大的趨勢;彈簧地基系數(shù)增大,板的彎沉在減小。最后,建立了混凝土路面溫度模型,模擬了溫度場下混凝土路面應(yīng)力狀態(tài)。研究得出,溫度場作用下混凝土路面不同位置應(yīng)力變化規(guī)律。板頂與板底溫度差為正時,板向上翹曲,上部為壓應(yīng)變,下部為拉應(yīng)變,板中面無應(yīng)變;板頂與板底溫度差為負(fù)時,板向下翹曲,上部為拉應(yīng)變,下部為壓應(yīng)變,板中面無應(yīng)變。并且,板翹曲時,板角應(yīng)變最大,其次是板邊,板中心處應(yīng)變最小。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U416.216

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