基于早齡期應(yīng)力歷史的水泥混凝土路面板硬化翹曲研究.pdf

1、硬化翹曲在路面水泥混凝土硬化階段形成，會直接影響水泥混凝土路面板的應(yīng)力狀態(tài)和翹曲形態(tài)，進(jìn)而對路面在車輛荷載作用下的長期服役行為和耐久性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?，F(xiàn)有的研究方法還不能充分揭示硬化翹曲的形成機(jī)理，我國水泥混凝土路面設(shè)計(jì)也沒有充分考慮硬化翹曲對結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)產(chǎn)生的影響，施工也沒有明確提出相應(yīng)的技術(shù)措施調(diào)節(jié)板內(nèi)硬化翹曲的量值和分布形態(tài)。因此，論文在對相關(guān)研究成果梳理的基礎(chǔ)上，通過野外試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析等手段，著重研究和探討了水泥混凝土路

2、面硬化翹曲的形成機(jī)理，主要完成的工作和得到的結(jié)論如下：
　　在野外修筑了半剛性基層水泥混凝土路面六聯(lián)板試驗(yàn)路，首次量測了早齡期水泥混凝土板沿深度方向的溫度場和不同平面位置處（板角、板邊中部）的豎向翹曲變形時(shí)程，結(jié)果表明硬化翹曲具有明顯的平面位置依賴性和隨齡期的波動性。進(jìn)一步修筑了柔性基層單獨(dú)厚板試驗(yàn)路，量測了早齡期和硬化后水泥混凝土板厚方向不同深度處的溫度時(shí)程和應(yīng)變時(shí)程，結(jié)果表明殘余應(yīng)變在板厚方向也與深度有關(guān)，且殘余應(yīng)變梯度隨齡期

3、出現(xiàn)先增大后減小直至反號的現(xiàn)象。
　　論文建立了早齡期水泥混凝土路面瞬態(tài)溫度場和濕度場的數(shù)值計(jì)算模型，編寫了相應(yīng)的子程序，基于絕熱溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)、不同養(yǎng)生方式板溫度場數(shù)據(jù)和單面干燥梁濕度場數(shù)據(jù)標(biāo)定了模型參數(shù)取值。基于此模型評價(jià)了溫濕度場的空間均勻性、等效線性溫濕度梯度和截面溫濕度平均值等參數(shù)隨養(yǎng)生方式和澆筑時(shí)刻的變化特征。結(jié)果表明上述指標(biāo)能夠有效區(qū)分不同施工工況下水泥混凝土板內(nèi)溫濕度歷史。
　　歸納了早齡期水泥混凝土拉伸、壓縮

4、徐變特性的相關(guān)研究成果，指出修正B3模型能夠較為準(zhǔn)確的描述早齡期水泥混凝土的徐變行為。論文基于修正B3模型建立了早齡期混凝土徐變度和松弛模量的轉(zhuǎn)換關(guān)系，建立了早齡期水泥混凝土基本徐變行為的持荷時(shí)間-受荷齡期等效模型，確定了徐變度和松弛模量移位因子的表達(dá)式和主曲線方程，分析了不同徐變度歷史對殘余應(yīng)變的影響機(jī)制。計(jì)算結(jié)果表明殘余應(yīng)變的符號和水平與拉壓徐變度幅值和應(yīng)力歷史直接相關(guān)。
　　建立了全面考慮早齡期水泥混凝土基本徐變行為、干燥徐

5、變行為、溫度脹縮行為、拉壓差異徐變行為、拉伸與壓縮應(yīng)變軟化行為的力學(xué)本構(gòu)模型，編寫了相應(yīng)的本構(gòu)子程序?；趩屋S拉壓和單面干燥水泥混凝土梁深入分析了上述因素對殘余應(yīng)變的作用機(jī)理，結(jié)果表明初始干燥齡期和溫度變化速率從根本上影響殘余應(yīng)變的水平。進(jìn)一步，提出了水泥混凝土路面硬化翹曲的正向計(jì)算方法流程，給出了硬化溫度翹曲的穩(wěn)定時(shí)刻確定方法和殘余應(yīng)力與殘余變形的轉(zhuǎn)換方法。
　　最后，論文基于建立的熱-濕-力順序耦合計(jì)算模型和提出的硬化溫度翹曲

6、正向計(jì)算方法，分析了混凝土徐變松弛能力、澆筑時(shí)刻和路面板結(jié)構(gòu)尺寸等因素對硬化翹曲的影響機(jī)制，指出路面板內(nèi)溫度場均勻性、混凝土初始干燥齡期、混凝土徐變度幅值、板內(nèi)應(yīng)力歷史、路面結(jié)構(gòu)約束強(qiáng)度等因素均會對最終的硬化翹曲幅值或分布形態(tài)產(chǎn)生影響。此外，當(dāng)車輛荷載作用于存在硬化翹曲的混凝土板時(shí)，板內(nèi)較高應(yīng)力區(qū)域發(fā)生遷移，表明硬化翹曲的存在可能增加板發(fā)生板角開裂和橫向開裂的風(fēng)險(xiǎn)。最終，根據(jù)不同因素對硬化翹曲的影響機(jī)制提出了水泥混凝土路面板硬化翹曲的調(diào)