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水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析

月U言 现有的采用半空间体(半无限体)地基假设推导出的荷载应力计算公式,仅适用于荷载作用于无限大板板中的情况。虽说也有荷载作用于板边缘中部和板角偶时的应力计算公式,但它们实质上是由以文克勒地基假设为基础的威士特卡德公式转换而成的,并且只能求算单个轮载作用于特定位置上时所产生的最大应力。而混凝土路面是由具有一定传荷能力的接缝和自由边所划分的有限尺寸的矩形板,作用于板上的往往是各种组合的多轮荷载,并且其作用位置也是多变的。显然,这种情况同无限大板的假设有出入,并在计算作用于任意位置的多轮荷载所产生的应力时存在一定的困难,或得出同实际不符的结果。 近年来出现的有限元法具有可以适应复杂的边界条件、儿何形状和材料性质的优点,因而可用以解算不同边界条件的有限矩形板在各种荷载作用于板上任意位置时板内任意点处的挠度和应力值。1972年以来,国外陆续发表了采用有限元法分析水泥混凝土路面板内应力的研究成果〔1,2,3〕,并且采用有限元法编制了单轮荷...  (本文共11页) 阅读全文>>

重庆交通大学
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陡坡急弯公路混凝土路面受力特点及设计方法的研究

在我国西部地区,多高原和山脉地形,山区公路所占比重较大。水泥混凝土路面的承载能力大,耐磨耗能力强等与山区地形、地貌相适应的特点及沥青路面不宜在陡坡段使用的限制,使得水泥混凝土路面在山区公路中得到广泛利用。但这些路段除设计、施工、养护等皆具诸多不利因素外,还具有纵坡大,平纵线形标准低、弯急而频繁等特殊性。因此,有必要对陡坡及陡坡急弯路段的水泥混凝土路面结构力学性能进行分析,并对现行的此类路面设计提出改进意见,从而保证和提高此类路段的路面服务质量和使用寿命,减少路面建设投资和后期养护费用。针对上述问题,本文通过室内试验测设了0%、6%、9%、12%不同纵坡水泥混凝土面板的板中和板角加载下板表、板中断面板厚方向正应力的变化规律。在此基础上应用有限元分析了不同的坡度、不同半径以及二者组合条件下公路水泥混凝土路面在板中、板角加载时的板底拉应力、剪应力的变化规律。通过上述各研究,得到下列主要结论:①试验测设结果与有限元分析结果下的纵缝中部的...  (本文共193页) 本文目录 | 阅读全文>>

长安大学
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全约束状态下水泥混凝土路面应力分析

水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、稳定性和耐久性好以及日常养护工作量小的优点,因而得到了广泛应用。然而,现行水泥混凝土路面设计标准,在计算过程中采用四边自由矩形板为计算基础,与实际使用中的路面形式存在明显的差距。因此,建立更接近于实际的水泥混凝土路面模型,分析水泥混凝土路面的受力情况,对保证水泥混凝土路面结构设计的可靠性具有重要的意义。本文利用有限元分析软件ANSYS建立水泥混凝土路面多块板模型。分析模型板块数量对面层板底最大拉应力的影响,得到随板块数量增加,荷载应力减小,温度应力增大的规律。确定了三种模型用于应力计算,即3块板,6块板,9块板模型。其中9块板模型为四周均受杆件约束的全约束路面模型。分析不同参数对面层荷载应力的影响规律。通过模型计算值与《公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002)》公式解之间的对比,得到在最不利条件下,设置拉杆是减小面层荷载应力的有效措施。在此基础上,采用均匀设计的方法进行参数组合,对...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
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特殊路段水泥混凝土路面易损原因分析

水泥混凝土路面是适应载重大、速度高、密度大的车辆运输需要的高等级路面,具有强度高,稳定性好,使用寿命长,维修养护费用少等许多优点。在公路的一些特殊路段中,如地道、过湿或潮湿路基的桥梁引道、排水不善的过水路面、宜积水的穿村路等路段,难以使用沥青混凝土路面,因此,水泥混凝土路面被广泛使用,但由于这些特殊条件下的路面比正常条件下的路面更加容易破损,分析这些特殊路段路面破损的原因,将有利于正确设计和施工混凝土路面,对保证水泥混凝土路面的质量并促进其发展具有非常重要的意义。通过利用ANSYS大型有限元分析设计软件建立道路实体结构模型,详细分析了影响特殊路段刚性路面荷载应力的多种因素,包括坡度、土基强度、板底脱空、轴载、路面板厚度等,并进行了路面板动载响应分析,模拟了在匀速移动荷载作用下路面的工作状态。最后归纳了特殊路段路面损坏的原因,对于如何预防特殊路段水泥混凝土路面的损坏提出了一些有益的建议。  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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农村公路小尺寸水泥混凝土路面设计研究

小尺寸水泥混凝土路面,就是通过减小水泥混凝土板板体的结构尺寸,从而达到降低板厚,节约材料,降低建设成本和养护成本的一种路面结构形式,适用于农村公路中低交通量要求的水泥路面建设。国内外在农村公路建设中,研究课题大多集中于低造价沥青路面、超薄水泥混凝土罩面、水泥混凝土轮迹路面、联锁块路面等方向,关于农村公路小尺寸水泥混凝土路面结构的研究在国内外都很少,尚属探索性研究。无论水泥混凝土板的几何尺寸还是受力状态,小尺寸水泥混凝土路面结构和全断面水泥混凝土路面结构存在着一定的差别,其设计方法不能完全照搬常规水泥混凝土路面的设计方法。基于该原因,本文开展了小尺寸水泥混凝土路面设计研究。本文建立并验证了小尺寸水泥混凝土路面有限元计算模型,通过有限元计算分析,对比荷载作用在小尺寸板不同位置时的最大主应力,确定小尺寸水泥混凝土路面的临界荷位处于纵缝边缘中部。并分析了在路面板厚度、板长、基层模量、基层厚度以及土基模量等不同参数组合时荷载应力和温度应力...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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车载和温度应力下水泥混凝土路面板结构性病害三维有限元分析

随着全国公路建设事业的飞速发展,水泥混凝土路面作为一种高级路面结构形式,以其强度高、稳定性和耐久性好、耐高温、耐磨耗以及养护费用少等优点得到了广泛的应用。但由于水泥混凝土自身的材料特性,水泥混凝土路面的维修成本高,养生时间长,损坏后难于修复。因此,对水泥混凝土路面进行结构分析,不仅有利于完善水泥混凝土路面设计计算理论,同时还可以降低路面管理和维护费用。本文通过大型通用有限元软件ANSYS,针对水泥混凝土路面的各种影响因素,选取板长、板厚、混凝土模量、基层模量等参数作为计算变量,对水泥混凝土路面的板底最大拉应力和竖向位移进行计算,计算分析了行车载荷与温度变化对路面性能的影响,分析了路面面层与基层层间界面剥离、板底脱空破坏对混凝土板承载力及寿命的影响,为水泥混凝土路面的设计与维护提供了参考。  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>