基于近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)的混凝土橋面鋪裝裂紋萌生及擴(kuò)展模擬.pdf

1、橋梁暴露于大自然中，日曬雨淋的同時(shí)承受日漸增長(zhǎng)的交通載荷，橋面鋪裝在環(huán)境和載荷耦合作用下受力狀況復(fù)雜，然而在橋梁設(shè)計(jì)中橋面鋪裝往往不作專門計(jì)算，橋面鋪裝層在設(shè)計(jì)年限內(nèi)出現(xiàn)開(kāi)裂等病害現(xiàn)象十分普遍。究其原因，除主觀上設(shè)計(jì)者將其視作附屬設(shè)施未予以足夠重視外，尚未深入探究和理解橋面裂紋萌生和擴(kuò)展規(guī)律也是重要因素之一，因此有必要研究新型數(shù)值計(jì)算方法以實(shí)現(xiàn)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的裂紋萌生和擴(kuò)展模擬。近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)（Peridynamics，PD）采用位移函數(shù)的積

2、分形式構(gòu)建運(yùn)動(dòng)方程，相互作用力函數(shù)中自然包含材料失效和損傷，不需要額外的判斷準(zhǔn)則即可進(jìn)行裂紋擴(kuò)展的模擬，對(duì)于求解不連續(xù)問(wèn)題具有天然優(yōu)勢(shì)，因此嘗試將該理論應(yīng)用于混凝土橋面鋪裝裂紋擴(kuò)展過(guò)程的模擬。主要研究工作和結(jié)果如下：
　　1、闡述了近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)的基本理論和數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法；
　　2、在近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)中加入混凝土本構(gòu)構(gòu)建了混凝土PD模型，根據(jù)PD計(jì)算體系編寫了 FORTRAN計(jì)算程序；然后選取懸臂梁和簡(jiǎn)支梁兩個(gè)算例，利用所構(gòu)建的混凝土P

3、D模型分析其在靜力荷載和溫度荷載作用下的力學(xué)性能和破壞過(guò)程，并與解析解和有限元解進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明：混凝土梁的極限開(kāi)裂荷載與解析解基本一致，位移結(jié)果與有限元解吻合較好，開(kāi)裂位置及破壞模式與相關(guān)文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果大致相同，驗(yàn)證了模型的有效性和準(zhǔn)確性；
　　3、建立基于PD的混凝土橋面鋪裝局部模型對(duì)鋪裝層表面裂紋擴(kuò)展的主要影響因素進(jìn)行了分析，模擬了含有多條初始裂紋的橋面鋪裝裂紋擴(kuò)展過(guò)程及破壞模式。分析結(jié)果表明：隨著初始裂紋長(zhǎng)度的減小、傾