冻融作用下环氧沥青混凝土断裂行为研究

发布时间：2017-09-13 19:34

  本文关键词：冻融作用下环氧沥青混凝土断裂行为研究

  更多相关文章： 环氧沥青混凝土 冻融循环 断裂行为 层间剪应力 断裂承载力 模糊综合评价 养护策略

【摘要】：裂缝病害是我国钢桥面环氧沥青铺装常见的病害类型,特别是在冬季低温条件下,路面中积聚的水和雪受反复的冻融循环作用,加剧了环氧沥青铺装抗裂性能的衰减。尽管广大道路工作者及科研人员对沥青路面的水损坏问题进行了多年的研究,但是冬季低温条件下环氧沥青铺装的冻融破坏问题至今尚未得到有效解决。因此本文针对冻融作用下环氧沥青混凝土的断裂行为进行研究。首先,根据既有文献及试验规范,设计了冻融作用下环氧沥青混凝土梁三点弯曲试验,计算了不同冻融循环次数下环氧沥青混凝土的弯曲劲度模量和断裂能；采用数值模拟的方法建立了冻融作用下环氧沥青混凝土单边切口梁三点弯曲试验的有限元模型,计算了环氧沥青混凝土的断裂性能参数,如平面应变断裂韧度(KIC)、延性断裂韧度(JIC)、极限拉应力和极限伸长线应变；分析了冻融作用对环氧沥青混凝土断裂参数及开裂方向的影响。其次,建立了带裂缝环氧沥青混凝土双层组合梁、与钢板复合梁三点弯曲试验有限元模型；根据环氧沥青混凝土单边切口梁三点弯曲试验有限元模型计算得到的环氧沥青混凝土断裂韧度,计算了带裂缝环氧沥青混凝土铺装结构开裂时的层间剪应力、极限横向拉应力／应变与断裂承载力,分析了冻融循环对带裂缝环氧沥青混凝土铺装结构力学性能的影响。最后,对环氧沥青混凝土抗裂性能各分项评价指标进行了相似性分析,建立了环氧沥青混凝土抗裂性能综合评价的层次分析模型；通过单因素方差分析,确定了各分项评价指标的权重向量；通过模糊综合评判的方法评判了冻融作用下环氧沥青混凝土抗裂性能；根据模糊综合评判结果,提出了冬季低温条件下带裂缝环氧沥青混凝土的养护策略。研究结果表明：在冬季低温条件下,为保证环氧沥青混凝土的抗裂性能,路面养护单位每30天(1个月)需对钢桥面环氧沥青铺装进行一次养护。
【关键词】：环氧沥青混凝土 冻融循环 断裂行为 层间剪应力 断裂承载力 模糊综合评价 养护策略
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U443.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 冻融作用对沥青混凝土影响的研究现状10-11
• 1.2.2 材料断裂参数测试方法11-12
• 1.2.3 沥青混凝土断裂行为数值模拟技术12-14
• 1.2.4 研究现状综合分析14-15
• 1.3 主要研究内容15-17
• 1.3.1 研究目标15
• 1.3.2 研究内容15
• 1.3.3 研究技术路线15-17
• 第二章 断裂力学基本理论及EAC小梁室内试验设计17-29
• 2.1 断裂力学基本理论17-21
• 2.1.1 裂纹的基本类型17-19
• 2.1.2 应力强度因子理论19-20
• 2.1.3 J积分理论20
• 2.1.4 断裂能理论及其测定方法20-21
• 2.2 EAC小梁室内试验设计21-28
• 2.2.1 环氧沥青混凝土试件的冻融循环试验设计21-23
• 2.2.2 多次冻融循环后环氧沥青混凝土试件三点弯曲试验23-25
• 2.2.3 环氧沥青混凝土试件的制备25-28
• 本章小结28-29
• 第三章 冻融作用下EAC断裂行为研究29-48
• 3.1 冻融作用下EAC小梁弯曲劲度模量研究29-33
• 3.1.1 弯曲试验弯曲劲度模量计算方法29-30
• 3.1.2 冻融作用对EAC弯曲劲度模量的影响30-33
• 3.1.3 基于损伤变量的冻融作用下EAC弯曲劲度模量研究33
• 3.2 冻融作用下EAC单边切口梁断裂能研究33-35
• 3.2.1 基于梯形公式的数值积分法概述33-34
• 3.2.2 冻融作用对EAC断裂能的影响34-35
• 3.3 冻融作用下EAC单边切口梁三点弯曲试验数值仿真35-46
• 3.3.1 断裂力学的数值计算方法35
• 3.3.2 EAC单边切口梁三点弯曲试验有限元建模35-37
• 3.3.3 EAC单边切口梁三点弯曲试验模型有效性验证37-40
• 3.3.4 冻融作用下EAC断裂行为研究40-46
• 本章小结46-48
• 第四章 基于断裂韧度的带裂缝双层环氧结构力学性能研究48-62
• 4.1 国内常见“双层环氧”铺装结构调研48-49
• 4.2 带裂缝双层环氧结构力学性能选取49-50
• 4.3 冻融作用下带裂缝EAC铺装组合结构力学性能研究50-54
• 4.3.1 带裂缝EAC双层组合梁模型50-51
• 4.3.2 荷载作用方式及边界条件51
• 4.3.3 计算结果输出51-52
• 4.3.4 冻融作用下带裂缝EAC铺装组合结构力学性能研究52-54
• 4.4 冻融作用下带裂缝EAC铺装复合结构力学性能研究54-61
• 4.4.1 带裂缝EAC与钢板复合梁模型54-55
• 4.4.2 荷载作用方式及边界条件55
• 4.4.3 计算结果输出55-56
• 4.4.4 冻融作用下带裂缝EAC铺装复合结构力学性能研究56-61
• 本章小结61-62
• 第五章 带裂缝EAC养护策略研究62-79
• 5.1 EAC抗裂性能评价指标相似性分析62-69
• 5.1.1 模糊聚类分析法概述62-64
• 5.1.2 EAC抗裂性能评价指标相似性分析64-69
• 5.2 EAC抗裂性能评价指标权重分析69-74
• 5.2.1 单因素方差分析法概述69-70
• 5.2.2 层次权重决策分析法概述70-72
• 5.2.3 ANOVA-AHP在EAC抗裂性能评价中的应用研究72-74
• 5.3 EAC抗裂性能评价指标研究74-77
• 5.3.1 模糊综合评价相关定义概述74
• 5.3.2 带裂缝EAC养护策略研究74-77
• 本章小结77-79
• 第六章 结论与展望79-81
• 6.1 主要研究结论79-80
• 6.2 进一步研究设想80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 攻读硕士期间发表的论文87

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