【摘要】：收縮開裂問題是影響半剛性基層路面使用性能和結(jié)構(gòu)性能的重要因素,由于問題本身所具有的復(fù)雜性和重要性,使得收縮開裂問題一直是道路研究領(lǐng)域的難點。傳統(tǒng)的收縮性能研究是通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗分別研究基層裂縫的開裂及發(fā)展規(guī)律,室內(nèi)試驗的研究環(huán)境限制而現(xiàn)場試驗耗時長,使得兩者都具有一定的局限性。隨著擴展有限元技術(shù)的逐步應(yīng)用,為基層的收縮開裂問題的研究開拓了新的方向。本文利用光纖光柵技術(shù)測量水泥穩(wěn)定碎石材料干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)的方法,開展室內(nèi)試驗研究摻加料對收縮開裂性能的影響,同時,基于擴展有限元建立水泥穩(wěn)定碎石基層模型,分析摻加料和基層厚度對水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫間距的影響。文章主要包括以下幾個方面的內(nèi)容:首先,開展水泥穩(wěn)定碎石基層材料抗裂性能的室內(nèi)試驗研究,通過查找翻閱文獻選定三種摻加料,即消石灰、脫硫石膏和聚丙烯纖維來改善水泥穩(wěn)定碎石材料的干、溫縮性能,利用正交均勻設(shè)計來確定三種摻加料的配合比,采用光纖光柵技術(shù)測量其干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)。其次,通過現(xiàn)場監(jiān)測,進行水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫發(fā)展規(guī)律研究,包括產(chǎn)生的時間、裂縫間距等。再次,應(yīng)用ABAQUS有限元軟件,結(jié)合擴展有限元建立水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫分析模型,確定各結(jié)構(gòu)層的密度、彈性模量、泊松比、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù),并和現(xiàn)場監(jiān)測的結(jié)果對比,分析數(shù)值模擬分析的可靠性。最后,基于已建立的有限元模型進一步分析干、溫縮系數(shù)以及基層厚度對基層開裂性能的影響。研究結(jié)果表明:摻加料可以改善水泥穩(wěn)定碎石材料的抗裂性能;數(shù)值模擬分析中可以看出適合的干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)可以使得水泥穩(wěn)定碎石基層的開裂間距增大,提高基層的抗裂性能和推遲貫穿裂縫出現(xiàn)的時間點;基層厚度的增加也可以增大基層開裂間距。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U414
【圖文】：

基于擴展有限元的多摻料水泥穩(wěn)定碎石收縮開裂特性研究（2）水泥穩(wěn)定碎石基層試驗路段裂縫發(fā)展規(guī)律的研究對水泥穩(wěn)定碎石基層進行監(jiān)測，研究其裂縫發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，包括產(chǎn)生的時間、裂縫出現(xiàn)的位置等，為水泥穩(wěn)定碎石基層數(shù)值模擬分析提供依據(jù)。（3）水泥穩(wěn)定碎石基層開裂間距的研究本文基于擴展有限元法模擬水泥穩(wěn)定碎石基層收縮開裂，由于擴展有限元在道路工程領(lǐng)域的應(yīng)用還不夠成熟，首先介紹擴展有限元技術(shù)的基本原理和理論，建立基于擴展有限元法的基層模型，研究水泥穩(wěn)定碎石基層的收縮開裂，并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測的結(jié)果，驗證數(shù)值模擬分析的準確性；再應(yīng)用此模型對不同干、溫縮系數(shù)下和不同基層厚度下的基層收縮開裂進行數(shù)值模擬分析。1.3.2 技術(shù)路線本文研究的技術(shù)路線見圖 1.1。

消石灰

圖 2.2 脫硫石膏 圖 2.3 聚丙烯纖維2.1.2 方案水泥穩(wěn)定碎石的抗裂性能受水泥劑量、級配組成、養(yǎng)護條件、齡期、壓實度和摻加料等多種因素的影響，本文主要研究摻加料對水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能的影響。本文試驗確定水泥劑量和集料級配，選取三種摻加料為試驗的影響因素，采用正交設(shè)計方法安排試驗。各材料摻量的選取如下：（1）據(jù)已有文獻[56]研究表明，水泥劑量的取值范圍一般為 3%~5%，最大不能超過 5.5%。根據(jù)相關(guān)的文獻報道和工程實踐經(jīng)驗，通過擊實試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗，本文試驗研究選用的水泥劑量為 4.4%。（2）根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范[61]，本試驗研究的水泥穩(wěn)定碎石的集料級配類型選用骨架密實型結(jié)構(gòu)，四種級配組成見表 2.3，級配曲線見圖 2.4。（3）參考已有文獻，本試驗中消石灰摻量選用 0.8%、1.0%、1.2%，脫硫石膏摻量選用 0.6%、0.8%、1.0%，聚丙烯纖維選用體積摻量 0.06%、0.08%、0.1%。消石灰和脫硫石膏摻量均指占

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本文編號：2796793