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基于CEL算法的沥青路面动水压力变化规律分析
| 论文题名： | 基于CEL算法的沥青路面动水压力变化规律分析 |
| 关键词： | 沥青路面;水损坏现象;动水压力;行车速度;水膜厚度 |
| 摘要： | 由于动水压力的存在造成沥青路面水损坏现象，当雨天有车辆行驶时，在车辆荷载、路表积水和道路三者共同的作用下产生了较大的动水压力，然后动水压力会把积水压入沥青路面结构内部，除此之外由于车辆荷载在路面上反复的作用最终会导致沥青路面水损坏现象的发生。路表的动水冲刷力造成路面负荷处出现沥青膜剥离、矿料颗粒剥落，将导致渠化交通下产生辙槽。由于内部孔隙水压力的冲刷、泵吸、相互挤压，压迫自由水持续得流入路面结构内部，使路面内部结构的孔隙率逐渐增大，路面的结构强度减弱，最终路面内部结构的完整性遭到破坏，导致路面质量下降，出现交通隐患。因此，研究动水压力对分析沥青路面的水损机理具有重要的意义。 本文以动水压力作为研究目标，使用ABAQUS软件建立了简化轮胎模型验证轮胎使用的可行性，基于流固耦合理论，利用CEL的算法来进行轮胎-水-路面的有限元建模，使三者更好的结合。通过改变轮胎滚动的速度(40km/h、60km/h、80km/h、120km/h)和水膜的厚度(5mm、10mm、15mm)，在不同的情况下分析沥青路面动水压力变化的规律。结果表明，在不透水条件下，可以发现动水压力与水膜厚度的关系是随着水膜厚度的增加而增大，与行车速度的关系是随着速度的增大呈现非线性增长。最后描述了沥青路面的病害和路面损害的种类，沥青路面病害的种类包括下沉、破裂、水损坏、车辙，并分析了它们各自的特性，进一步建立了开裂的沥青路面流固耦合模型，研究分析了沥青路面不同裂缝宽度(3mm、8mm、15mm)情况下沥青路面动水压力的变化规律，结果表明当裂缝宽度越宽时，沥青路面受的动水压力也就随之增大。基于此的分析结果，还进行了开裂路面应力场的研究，表明裂缝尖端表面所受应力最大，裂缝尖端最大应力随着车速和水膜的改变近似呈线性规律增长。 本文的工作对影响路表和路面开裂部分的动水压力的因素做了相关的分析，得到了基本的变化规律，为以后的道路设计以及病害的预防提供了参考价值。 |
| 作者： | 贾同叶 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 郭庆林;倪时华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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