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原文传递基于足尺加速加载试验的沥青路面动力响应研究

论文题名：	基于足尺加速加载试验的沥青路面动力响应研究
关键词：	足尺试验路;有限元;加速加载试验;沥青路面;动力响应
摘要：	我国现行的沥青路面设计规范以及力学分析方法是基于车辆静载效应下的层状弹性理论，并没有考虑超载、车速、沥青混合料的黏弹特性以及由车辆荷载引发的动态特性。因此，这种设计理论与现实情况中由车辆动态荷载引起的路面结构真实力学响应情况存在一定的差距。本文尝试通过车道级足尺路面结构加速加载试验，分析足尺试验路在MTS竖向脉冲荷载作用下路面结构内部力学响应指标的变化规律及响应时程曲线特点；基于FWD以及自主研发的路表弯沉测试系统对不同路面结构进行不同荷载作用下的路表弯沉值监测；利用有限元软件建立足尺加速加载试验路路面结构三维模型，研究不同路面结构在不同工况作用下的路面结构内部应变变化规律及路表弯沉变化情况。主要研究内容及成果如下：　　（1）通过调查不同阶段山东省高速公路典型路面结构，结合加速加载试验槽尺寸，将足尺试验路设置为四种不同的路面结构，分别将不同路面结构层层底应变及路表弯沉值作为监测指标，研究其动力响应规律。结果表明：不同路面结构层底应变对荷载作用变化敏感，且显示结果的周期性比较稳定，在相同荷载频率作用下层底应变响应时程曲线基本相同，底部横向应变以拉应变为主，应变峰值与轴重成正比，与加载频率成反比，响应幅度随荷载的增加而增大。　　（2）采用FWD及MTS两种加载方式测得弯沉盆曲线各测点弯沉值均随径向距离的增加而减小，随荷载等级的增加而增大。相同路面结构在不同荷载等级作用下的弯沉盆影响范围总体变化不大。通过计算FWD作用下实际荷载和弯沉盆各点的比值可知，随着距荷载中心距离的增加，各测点弯沉比值大致呈先增后减的趋势，荷载的变化倍数不等于弯沉的变化倍数，这反映出路面材料在冲击荷载作用下的非线性特性。通过分析MTS作用下不同位置激光位移传感器所测得弯沉数据可知，随荷载频率的增加，各传感器达到峰值弯沉的时间均逐渐减小，同一位置传感器所测弯沉值不随频率的变化而变化；各点弯沉值随传感器距荷载中心点水平距离的增加而减小；在相同频率作用下各传感器达到峰值的时间不同，存在一定的滞后性。　　（3）基于实测响应数据建立了沥青路面应变响应模型，将计算应变与实测应变进行线性分析可知，由应变响应模型计算得到的计算应变与实测应变之间具有较高的相关性；通过计算路面弯沉盆面积指标（AUPP）并结合实测响应数据建立了路面弯沉盆面积指标（AUPP）与面层层底弯拉应变应变之间预估模型，将预估模型计算出的计算应变与实测应变进行相关性分析可知，计算应变与实测应变具有良好的相关性。　　（4）基于有限元软件及实测材料参数，建立了静、动荷载作用下的足尺加速加载试验路有限元模型，并将模拟结构与实测响应数据进行比对，由对比数据可知不同路面结构实测层底拉应变及路表弯沉值与计算值偏差均小于20%，通过对比计算值与实测值验证了ABAQUS计算结果在沥青路面结构力学计算中的有效性。
作者：	段叔瑜
专业：	交通运输工程
导师：	韦金城;韩文扬
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2022