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考虑横观各向同性的粘弹性沥青路面力学响应分析
| 论文题名： | 考虑横观各向同性的粘弹性沥青路面力学响应分析 |
| 关键词： | 粘弹性沥青路面;交通荷载;力学行为;破坏机理 |
| 摘要： | 沥青混合料是典型的粘弹性材料，粒料类基层和土基等材料具有显著的横观各向同性特性，基于各向同性弹性多层体系理论的沥青路面结构设计和分析具有明显的局限性。本文对考虑基层和土基横观各向同性特性的粘弹性沥青路面结构在静荷载和 FWD冲击荷载作用下的力学响应进行理论分析，分别建立相关问题的解析刚度矩阵解。然后就具体问题计算分析了考虑基层横观各向同性特性的粘弹性沥青路面的力学响应。本文的主要从以下方面展开研究： （1）分别从各向同性粘弹性和横观各向同性弹性轴对称空间静力以及动力问题的基本方程入手，得到其基本控制方程，然后借助相应的积分变换，求解其积分变换域内的静力以及动力问题的应力和位移分量。 （2）结合Cauchy应力原理和刚度矩阵的概念，根据求解的应力和位移分量，分别建立了积分变换域内的各向同性粘弹性轴对称空间静力以及动力问题有限层（沥青面层）的层单元刚度矩阵和横观各向同性弹性轴对称空间静力以及动力问题有限层（基层）和半无限体（土基）的层单元刚度矩阵。然后根据FEM对号入座的原则集成总体刚度矩阵，进而分别得到多层路面体系静力以及动力问题在积分变换域内的解析刚度矩阵解，最后应用相应的积分变换数值反演方法，分别得到物理域内的解。 （3）为了验证本文的解析解的准确性，首先将本文的考虑横观各向同性的沥青路面粘弹性静力和动力问题解析解分别退化到弹性问题和各向同性问题的解，并分别与已有的解析解进行计算对比。然后将本文静力和动力解析解计算结果分别与 FEM模拟结果进行对比，结果显示本文的静力和动力解析解均具有很高的准确性。同时，在与FEM对比中，本文的解析解均展现出了超越FEM的实用性。 （4）计算结果显示考虑基层横观各向同性特性的粘弹性沥青路面的力学行为表现出明显的粘弹性材料的特征，同时基层材料的横观各向同性特性对路面力学响应有显著的影响。 本文的研究能更好地表征路面在荷载作用下的力学行为和破坏机理，对完善和提升路面设计理论具有重要的意义。 |
| 作者： | 胡迎斌 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 颜可珍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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