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重载交通下沥青混凝土路面结构力学性能分析
| 论文题名： | 重载交通下沥青混凝土路面结构力学性能分析 |
| 关键词： | 重载交通;有限元;沥青路面;动力响应;力学性能;正弦荷载模型 |
| 摘要： | 目前半刚性基层沥青路面因其种种优点，在国内得到了广泛的应用，但同时也产生了早期破损普遍、使用寿命达不到设计年限等问题。随着交通运输迅速发展，超限和超载运输现象日益严重，这使得我国沥青路面的车辙、开裂等现象愈发普遍。当前，仍以静载作为路面结构设计的依据，该设计方法不能反映路面受力的动态特性。实际上车辆在行驶过程中路面所受的荷载是变化和移动的，路面的不平整、车辆本身的振动和车路耦合系统产生的振动都会引起荷载的变化，进而影响路面的受力。因此对重载下的沥青路面进行动力响应分析具有现实意义。 本文基于弹性层状理论，采用双自由度车辆振动下的正弦荷载模型，对云南省处于运煤区的新建普宣高速实际沥青路面结构建立了简化三维有限元模型。对该模型在标准轴载和不同超载程度作用下进行了分析，得到了移动荷载作用下普宣高速路面结构的动力响应变化趋势和规律。在此基础上，简要分析了车速和温度变化对动力响应的影响。此外，通过静载和恒载路面的响应变化的比较分析计算，得出动荷载更符合实际的受力情况。为了得出重载交通下合理的沥青路面结构，同时还分析了超载80％的动载作用下面层厚度、基层厚度、底基层厚度、基层模量、底基层模量和土基模量对重要力学响应指标的影响情况，并据此对普宣高速路面结构提出了合理的建议。主要研究结论如下: 路面结构各层的动力响应值在重载的作用下呈较大幅度的增长，且随着超载率呈一定的线性增长趋势，超载成了高等级路面出现严重的早期破坏原因之一，路面的疲劳寿命也严重降低;车速增长对路面结构的动响应变化整体呈减小的趋势，当车速增长到一定值后，各动力响应趋向稳定;温度变化影响沥青面层的材料性质，进而影响动力响应指标，温度升高时面层的竖向位移、压应力和基层的纵横向拉应力增大，温度降低时面层的最大水平剪应力随之减小。 弯沉、面层压应力、面层底面拉应力、面层水平剪应力和土基顶面压应变均随着各结构层厚度及模量的增加而减小。但基层底面拉应力随着基层模量的增加会不同程度地增加，其中底基层厚度对其影响最大;底基层底面拉应力随底基层模量增加而增大。易知各结构层参数对与设计和验算相关的重要力学指标影响不同，所以进行重载下的沥青路面结构设计时应综合考虑各结构层的材料参数和厚度。 |
| 作者： | 彭伟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 吴进良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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