車輛動載下非均質(zhì)水泥路面應力的三維數(shù)值分析.pdf

1、　　水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、耐高溫、耐磨耗以及養(yǎng)護費用低等優(yōu)點，但水泥路面的早期破壞現(xiàn)象限制其更廣泛應用。深入研究水泥混凝土路面的早期破壞機理及影響因素，從設計和施工角度提出改進措施對于水泥路面的進一步推廣應用具有重要意義。本文以水泥混凝土路面結(jié)構為研究對象，利用FLAC3D建立車輛動載下非均質(zhì)水泥路面的三維數(shù)值模型，分析車速、路面不平整度、層間接觸、路面結(jié)構材料非均質(zhì)等因素對水泥路面板荷載應力的影響；分析溫度變化

2、對水泥路面板應力的影響；進而提出改進水泥路面結(jié)構層設計和施工的技術措施。本文研究內(nèi)容如下：
　　1) 將水泥混凝土路面視作應變軟化材料，假設水泥混凝土的模量服從正態(tài)分布，在基層和面層之間設置接觸面，利用Matlab和FLAC3D的Fish函數(shù)方法建立了考慮層間結(jié)合狀態(tài)和非均質(zhì)材料的力學特征的三維水泥路面數(shù)值模型。
　　2) 利用建立的數(shù)值模型分析層間結(jié)合程度、水泥路面結(jié)構層材料力學非均質(zhì)特征對板底荷載應力的影響。

3、
　　3) 建立考慮車輛動載的水泥路面模型，分析了行車速度、路面平整度對水泥路面荷載應力的影響。
　　4) 在FLAC3D下建立溫度-應力耦合的水泥路面三維數(shù)值模型，分析最大正溫度梯度作用下水泥路面的溫度應力，分析板厚、板長、水泥路面板彎拉彈性模量、基層彈性模量對板中溫度應力的影響。
　　數(shù)值分析結(jié)果表明：
　　1) 水泥混凝土路面材料的力學非均質(zhì)性會引起路面板應力集中，從而使水泥路面板荷載應力增大。

4、路面材料非均質(zhì)情況下，水泥路面板荷載應力及最大位移隨車速、路面不平整度的增大而增大。
　　2) 層間粘結(jié)使得水泥混凝土板底荷載應力減小。而且隨層間粘聚力的增大，路面荷載應力減小幅度增大，路面板最大位移減小。考慮層間粘結(jié)下，路面板荷載應力及最大位移隨車速、不平整度的增大而增大。
　　3) 在溫度梯度的作用下，水泥路面板內(nèi)溫度應力隨板長、板彎拉彈性模量增大而大幅度增大；隨基層彈性模量的增大略微增大；隨板厚的增加而減小；層