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《重庆交通大学》 2018年
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水及温度对路面水泥混凝土疲劳性能的影响研究

梅熙  
【摘要】:水泥混凝土路面一直在我国的道路交通领域中起着中流砥柱的作用,其优点是刚度大、使用寿命长同时拥有良好的平整度,且所需要的石灰岩在我国的资源较为丰富,值得推广和研究。目前水泥混凝土路面的实际使用寿命往往很难达到设计年限,因此对其疲劳性能的研究显得十分重要。尤其是考虑水,环境温度变化对水泥混凝土路面长期使用性能的影响更为重要。因此本论文针对水及温度两种环境因素对水泥混凝土路面的疲劳性能影响进行了研究。本文主要采用室内试验,理论分析,工程分析等方法开展研究。主要研究内容为:水泥混凝土原材料性能分析及配合比设计;水泥混凝土物理力学性能试验分析;不同环境条件下水泥混凝土疲劳性能研究;水泥混凝土路面的疲劳寿命预估。通过研究得出了以下主要结论:(1)通过配合比设计得出了满足重交通荷载等级的路面强度要求的水泥混凝土配合比为水泥:砂:碎石:水=1:1.62:3.44:0.41。通过试验测出标准养护28d后的水泥混凝土28d抗压强度为39.4MPa,28d抗弯拉强度为5.312MPa,28d吸水率为2.06%。(2)设置了标准养护,冻融循环,温度交替,水的交替四类不同的环境条件,通过小梁弯曲疲劳试验得出了不同环境条件下应力大小为4.250MPa,3.984MPa,3.718MPa,3.453MPa下的疲劳寿命。通过各级应力下的疲劳寿命均值拟合了相应的应力-疲劳方程,对比分析了对应的疲劳方程曲线,得出冻融循环使水泥混凝土的疲劳寿命有非常明显的降低,温度交替作用后疲劳寿命也有明显的降低。通过验证得出了四类环境条件下小梁疲劳试验数据都较好的服从两参数的威布尔分布。(3)分析了水泥混凝土材料疲劳机理,结合疲劳方程及疲劳曲线分析了不同环境条件作用对水泥混凝土材料疲劳性能的影响机理。(4)采用了Palmgren-Miner准则分析路面的疲劳累积损伤:通过ANSYS建立水泥混凝土路面的受力模型分析其最大弯拉应力值,根据应力值对应的疲劳寿命进而得出其相应的损伤累积量。得出了水泥混凝土路面不考虑环境条件影响,以及考虑冻融损伤影响,温度交替影响,水的交替影响下的预估使用寿命分别为22.89,1.73,6.11,25.19年。本论文的研究能够对已有的水泥混凝土路面疲劳性能预测方法作出补充,丰富冻融循环,温度交替等环境条件作用下水泥混凝土疲劳性能的实验研究资料,进而提升对水泥混凝土疲劳寿命预估的精度,具有一定的实用价值和科研前景。
【学位授予单位】:重庆交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:U414

【参考文献】
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