西安建筑科技大学硕士学位论文
目录
1绪论 (1)
1.1课题的提出及研究意义 (1)
1.2国内外研究现状 (1)
1.2.1横观各向同性体的研究现状 (1)
1.2.2混凝土路面结构的研究现状 (3)
1.2.3损伤理论在混凝土中的应用现状 (4)
1.3 本文主要研究内容 (4)
2路面结构的本构理论 (7)
2.1横观各向同性理论 (7)
2.1.1线弹性本构模型 (7)
2.1.2横观各向同性体线弹性本构模型 (9)
2.1.3横观各向同性体弹塑性本构模型 (10)
2.2混凝土损伤理论 (16)
2.2.1损伤变量的定义方法 (16)
2.2.2损伤演化规律研究方法 (19)
2.2.3典型的混凝土损伤模型 (20)
3考虑损伤的横观各向同性刚性混凝土路面结构模型的建立 (23)
3.1交通荷载 (23)
3.1.1静态均布荷载 (23)
3.1.2半波正弦荷载 (23)
3.1.3移动均布荷载 (24)
3.1.4随机移动荷载 (25)
3.2混凝土损伤模型 (26)
3.3基于有限元软件的混凝土损伤模型实现 (28)
3.3.1混凝土受压损伤实现 (28)
3.3.2混凝土受拉损伤实现 (28)
3.3.3用户材料子程序UMAT的设计开发 (28)
3.4考虑损伤的横观各向同性的刚性混凝土路面结构有限元模型 (33)
3.4.1基本假设 (33)
I 万方数据
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II 3.4.2 模型几何尺寸 (33)
3.4.3 荷载简化 (34)
3.4.4材料参数 (34)
3.4.5单元类型 (35)
4 混凝土刚性路面的破坏机理研究 (37)
4.1混凝土路面的破坏机理 (37)
4.2结构层刚度对路面损伤的影响 (39)
4.2.1基层刚度对路面损伤度的影响 (39)
4.2.2土基层刚度对路面损伤度的影响 (40)
4.3结构层厚度对路面损伤的影响 (42)
4.3.1面层厚度对路面损伤的影响 (42)
4.3.2基层厚度对路面损伤的影响 (44)
4.4小结 (46)
5结论与展望 (47)
致 谢 (49)
参考文献 (51)
万方数据
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1绪论
1.1课题的提出及研究意义
近几年，国家所倡导的村村通公路工程已成为我国一项重大的民生工程，该工程是构建和谐社会，支持新农村发展，为老百姓谋福利的重要抓手，希望通过
该工程争取在5年内实现混凝土公路在所有村庄的全部覆盖，从而打破农村经济
发展的主要羁绊。由此可见，对混凝土公路的分析研究已成为我国针对农村建设，
构建和谐社会的一项重要工作。但混凝土公路在铺设过程中存在很多缺陷，目前
为止已铺设的混凝土公路，由于交通荷载的反复作用，下层受拉区虽未达到受拉
极限，但往往已经开始开裂，最终导致路面的破坏。这里引起下层开裂的主要因
素就是反复荷载作用下的混凝土疲劳损伤积累造成的。
在之前的路面结构计算中，理论计算和数值模拟过程中，路基经常采用的是各向同性模型。但工程实际表明，横观各向同性性质才是路基最为明显的特征，
即在水平方向各层内路基土各个方向性质均匀，但在垂直方向上，路基土的性质
存在很大差别；与此同时，国外相关研究人员针对路基的横观各向同性特征也越
来越关注并开展研究，通过大量的实验数据得出，路基土在水平和竖直方向的弹
性模量比在0.9～4之间。
在大量的基础理论已经取得关键性进展的情况下，已经具备了将横观各向同性理论引入路面结构分析中的条件。因此，在对路面结构进行数值模拟时，其应
力、应变关系应采用横观各向同性体模型描述，这将带来更为精确的结果。但目
前的研究中，少有同时考虑路基横观各向同性性质和混凝土路面损伤模型的情况。
基于此，本文在已有研究成果的基础上选取了典型的路面结构作为研究对象，将基层和地基基础土体视为横观各向同性体，并考虑到面层混凝土的损伤模型对
路面结构进行破坏研究。
考虑到影响混凝土疲劳的因素比较复杂，本文在分析了基层横观各向同性的影响基础上，又分析了面层、基层的刚度以及结构厚度对路面损伤的影响，以期
望得到最为合理的路面结构，从而能起到优化路面结构设计的作用。
1.2国内外研究现状
1.2.1横观各向同性体的研究现状
在公路基层问题的研究中，地基模型历来是学术界与工程界研究的重点。国内外许多学者对横观各向同性的基本理论以及在地基中的应用做了多方面的研
1万方数据