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复杂行驶工况下考虑沥青路面变温粘弹性的动态轴载换算
| 论文题名： | 复杂行驶工况下考虑沥青路面变温粘弹性的动态轴载换算 |
| 关键词： | 沥青路面;变温粘弹性;移动荷载;动力学响应;动态轴载换算公式 |
| 摘要： | 现有的沥青路面结构设计将车辆荷载假定为双圆均布静态荷载，忽略了车辆荷载的动态行为和沥青混凝土的粘弹性特征。现行的城镇道路设计规范虽然将沥青层剪应力作为设计指标，但仍借用公路设计规范中沥青路面弯沉和层底弯拉应力的轴载换算公式，这种方法存在不足。因此，本文建立了刚性基层沥青路面三维数值模型，考虑路面温度场对沥青混凝土粘弹性参数的影响，研究移动荷载对沥青路面动力学响应的影响，根据弯拉应力和剪应力指标分别提出了相应的动态轴载换算公式。 首先，基于二维Lamb问题对数值仿真的有效性进行验证，并对阻尼参数的设定做了比选。建立双圆均布移动荷载作用下的刚性基层沥青路面数值模型，综合分析了荷载移动速度、路面摩擦系数和轴载对路面结构动力响应的影响，获得以沥青层底弯拉应力为指标并考虑路面摩擦系数的动态轴载换算公式。 其次，进行沥青路面温度场仿真的有效性验证。开展刚性基层沥青路面的温度测量实验，并建立相同工况的数值模型进行温度场仿真，使用检测数据对仿真结果进行了验证，证明了数值分析方法有效可行，计算结果可以为第五章进行沥青材料变温粘弹性分析提供有效的温度场数据。 再次，建立轮胎-路面结构的三维数值模型。由于轮胎结构十分复杂，所以本文对轮胎结构进行了适当简化，并利用Hypermesh和AutoCAD软件建立子午线轮胎的三维模型。结合温度场仿真数据，通过VUMAT用户子程序将路面结构的沥青混凝土粘弹性参数定义为温度的函数，将轮胎模型导入ABAQUS中与路面结构组成轮胎-路面三维数值模型。 最后，车辆分别采用不同的加速度和减速度，进行非匀速移动荷载作用下沥青路面的动力响应分析。结合交叉口车辆启动和制动车速实验，在考虑沥青混凝土变温粘弹性的情况下进行沥青路面动力响应数值分析，根据计算结果提出基于刚性基层沥青路面沥青层剪应力的动态轴载换算公式，弥补了当前城镇道路设计规范未单独提出以沥青层剪应力进行轴载换算的不足。 |
| 作者： | 申飞 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 韩丁;刘东泽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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