连续配筋混凝土路面结构温度应力分析及裂纹扩展研究.pdfVIP

Continuously reinforced concrete pavement structure thermal stress analysis and crack growth research A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Kang Baolong Supervisor：Prof. Wang Hu Chang’an University, Xi’an, China 摘 要 本文对国内外刚性路面的发展、研究状况做了简要介绍，对于混凝土构件的裂纹产 生和扩展最终导致结构失效的现象做了详细论述。探讨了连续配筋混凝土路面的裂缝形 成机理及影响因素。参考弹性层状体系理论，阐述了利用有限单元法解决工程实际问题 的理论基础和计算过程。 在已有研究成果的基础上，采用大型通用有限元软件 ANSYS 建立了连续配筋混凝土 板的实体模型，其中考虑了混凝土材料非线性以及其与钢筋之间的粘结滑移，分析了在 板体受到均匀分布温度荷载作用下，板内混凝土的应力场和位移场，分析了应力、位移 随板厚、板长的变化规律，得到了内部钢筋的拉应力分布曲线。模拟过程中，没有考虑 横向钢筋和纵向钢筋搭接作用。 文章第二部分采用在材料损伤模拟中广泛使用的内聚力模型建立了单条裂缝开裂 及扩展的有限元模型，建立板的单层加筋模型和不加筋模型和进行计算对比，得到两种 模型中裂纹的开裂及扩展后的应力场和位移场，并做了参数影响性分析。在单层加筋模 型基础上，建立双层加筋模型用于混凝土拉应力和路表裂纹宽度的对比计算。结果表明， 在板开裂后，沿着裂纹的扩展方向，裂缝两侧的混凝土拉应力逐渐减小直至失去拉应力， 钢筋周围的混凝土出现应力集中，单层加筋板中的钢筋能够有效减小板的裂缝宽度，增 强板体受力的整体性。相比于单层加筋模型，双层加筋模型中混凝土的主应力和拉应力 水平较高。 关键词：连续配筋混凝土路面、温度应力、裂缝、有限元方法、内聚力模型 i Abstract This text makes the simple introduction to development and research of rigid pavement at home and abroad, describes the formulation and influencing factor of the CRCP. It explains the theoretical basis and calculation process using finite element method to solve practical engineering problems based on elastic layer theory. On the basis of existing research result, it makes the solid model of CRCP though finite element software ANSYS. Including nonlinearity of the concrete and the slippage between fixture and concrete, it gets the stress and displacement field of the plane structure which suffered temperatures load and analysis the variation of the stresses and displacements changed with the location. During the simulation, the laps of the transverse and longitudinal reinf