复合式钢纤维混凝土路面分析-现代建筑结构设计专业论文.docxVIP

I I PAGE PAGE VI 摘 要 水泥混凝土路面在重载车轮重复荷载作用下，由于其弯拉强度和抗疲劳性能较低， 断裂时的拉伸变形小，抗裂性和抗冲击韧性较差，易产生裂缝，并且混凝土板弹性模量 及力学强度大大高于基层和土基的相应模量和强度，荷载在混凝土板内部沿深度消散 快，致使混凝土路面板在车轮荷载作用下极易沿面板底部产生弯拉断裂破坏。 本文基于水泥混凝土路面板分别在 Winkler 地基和弹性层状体系半空间地基上的受 力特点的分析，结合钢纤维混凝土的工作特性，提出一种新型的复合式钢纤维混凝土路 面结构。同时，对复合式钢纤维混凝土路面进行了模拟双轮轴载试验研究和成本分析， 得出：（1）复合式钢纤维混凝土路面抗弯拉强度高于普通混凝土路面和层布式钢纤维混 凝土路面，与传统钢纤维混凝土路面相近。同时，复合式钢纤维混凝土路面板破坏时相 对于较普通混凝土路面具有较好的延性，从而可以有效缓解路基偏软、板底脱空等情况 导致的路面底部的脆性断裂；（2）造价方面，复合式钢纤维混凝土路面与普通混凝土路 面、层布式钢纤维混凝土相当，但成本远远低于传统的钢纤维混凝土路面；（3）复合式 钢纤维混凝土路面相对于层布式钢纤维混凝土路面而言，更加机动灵活，可以针对不同 的地质特点，对底部钢纤维混凝土层厚度以及钢纤维掺量进行合理调节，从而实现资源 的合理利用。最后，分别从宏观和微观角度对复合式钢纤维混凝土路面结构进行增强和 破坏机理分析，得出：（1）复合式钢纤维混凝土路面从其承受荷载开始到完全破坏，经 历微裂缝产生阶段、微裂缝扩展阶段、微裂缝贯通阶段和板体破坏阶段。在四个阶段中， 钢纤维对混凝土裂缝的产生和扩展起到了明显的制约作用，从而有效增强了板体的综合 性能，在延缓板体破坏，提高承载能力的过程中发挥着至关重要的作用。（2）复合式钢 纤维混凝土路面凝结初期，由于集料泌水，板体收缩，细骨料下沉等原因，在水泥浆体 和骨料的粘结界面会产生部分无法避免的细微裂缝，这些微裂缝的存在和混凝土徐变过 程中所产生的收缩应力相互作用，从而影响到复合式钢纤维混凝土路面的抗疲劳强度和 使用寿命。 关键词: 复合式钢纤维混凝土，力学性能，试验研究，路面工程，机理分析 III III PAGE PAGE IV Abstract Cement concrete pavement under the overloaded wheels repeated load is easy to produce cracks, because of the low flexural tensile strength and fatigue resistance, the small tensile deformation and the poor crack resistance and impact resistance toughness. In addition to concrete slab in the wheel load, because its elastic modulus and mechanical strength is much higher than the corresponding modulus and strength of the grass-roots and soil base, while the load along the depth in concrete slab internal dissipates quickly, it’s easy to produce flexural tensile fracture along the bottom of the panel. A new type of composite steel fiber concrete pavement is put forward, based on the mechanical characteristics of cement concrete pavement on Winkler foundation and the foundation on half space elastic layered system and the performance of steel fiber concrete. Simulating biaxial load test and cost analysis about the composite steel fiber reinforced pavement have been proceeded. The results show that: (1) The flexural strength of com