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以车辙为指标的轴载换算方法研究
| 论文题名： | 以车辙为指标的轴载换算方法研究 |
| 关键词： | 沥青路面结构;车辙模拟;蠕变模型;UMAT子程序;轴载换算;半刚性基层;再修正Burgers模型;车辙指标 |
| 摘要： | 车辙作为高等级沥青路面的主要损坏模式之一，日益受到国内外重视。限制过量的沥青路面永久变形是路面结构设计需考虑的一项基本要求，也是各国力学一经验法设计方法中都选取的一种损坏模式。然而到目前为止，我国沥青路面设计规范尚未将车辙纳入设计指标，还未建立起成熟的基于车辙等效的轴载换算方法。因此对基于车辙等效的轴载换算方法展开研究，对于完善我国沥青路面设计规范体系、解决高等级路面的车辙病害问题具有重要的理论与实用价值。 本文首先对已有的沥青路面结构温度场模拟方法进行分析和评价，选取较合理的瞬态温度场分析方法，对半刚性基层典型沥青路面结构进行瞬态温度场的模拟。参考国内外已有的研究结果，提出车辙换算标准如下：当沥青路面车辙变形处于第一、二发展阶段—迁移期时，车辙换算标准取15mm；当沥青路面结构的车辙变形进入第三阶段一加速破坏期时，车辙换算标准取25ram。 选取半刚性基层沥青路面结构，假定车辙变形处于第一、二发展阶段—迁移期和稳定期，选用ABAQUS自带的“时间硬化”蠕变模型，计算不同轴载、不同作用次数下的路面车辙。按照“车辙等效”轴载换算原则，取车辙ROl5mm作为换算标准，推出仅考虑车辙发展第一、二阶段的基于车辙等效的轴载换算公式，轴载换算指数为1.73。 在修正Burgers模型基础上，对外置粘壶的粘度系数进行再修正，使其能够表征车辙变形第三阶段一加速破坏期。结合非线性有限元相关理论、材料子程序(UMAT)编制的基本原理，编制了再修正Burgers模型用户材料子程序(UMAT)。 利用再修正Burgers模型，计算不同轴载、不同作用次数下的路面车辙。按照“车辙等效”换算方法，推得当车辙变形进入第三阶段，以车辙为指标的轴载换算公式。通过与前人研究对比，表明所得到的轴载换算公式基本可行。参考现行规范中的轴载换算公式修正方法，对所得基于车辙等效的轴载换算公式进行了修正。 通过对两个轴载换算公式的适用性进行分析探讨，给出了协调使用两个公式进行基于车辙等效轴载换算的计算流程，最后通过一个实例对基于车辙等效的轴载换算方法予以说明。 |
| 作者： | 张增强 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 李昶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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