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高等级沥青路面车辙的非线性有限元分析
| 论文题名： | 高等级沥青路面车辙的非线性有限元分析 |
| 关键词： | 沥青路面;非线性分析;车辙分析;汽车荷载 |
| 摘要： | 随着我国经济的发展，高等级公路所承载的交通量也随之增加。作为高等级沥青混凝土路面主要的早期破坏形式，沥青路面车辙相关问题越来越受到人们的关注。沥青混凝土作为一种粘弹塑性材料，其本身的力学性能极为复杂，影响沥青混凝土路面车辙的因素也较多，目前利用实验对沥青路面车辙进行非线性分析具有较大的局限性。利用有限元法对沥青路面车辙进行非线性分析，是研究沥青路面车辙的非常有效的方法之一。本文利用大型通用非线性有限元软件ABAQUS，结合粘弹性层状理论，对高等级沥青路面车辙的影响因素等进行了非线性分析。 对沥青路面产生车辙的机理进行了详细分析，对现有的沥青路面影响因素做了对比总结，得到了本文对沥青路面车辙进行非线性分析所要考虑的各种因素。 根据现有的沥青路面设计规范和我国常用设计结构，设计了两种用于车辙分析的路面结构，确定了采用ABAQUS中的Drucker-Prage蠕变模型模拟沥青路面的高温变形特性，通过实验所得的数据得到了有限元软件中的材料参数，确定了汽车荷载、轮胎胎压、荷载作用次数、温度等条件在有限元软件中的实现方法。 建立了路面车辙分析二维有限元模型，利用有限元软件ABAQUS分别对半刚性基层路面和柔性基层路面车辙形成过程进行了模拟。采用改变单一参数的方法研究了路面中面层厚度、中面层材料弹性模量以及粘弹性性质对路面车辙的影响并进行了分析。 建立了路面车辙分析的三维有限元模型，利用有限元软件ABAQUS，考虑累积作用时间，分析了外部荷载对路面车辙变形和路面结构内剪应力的影响，以及路面刹车、路面纵坡对路面车辙的影响。 研究结果表明：在高等级三层式沥青混凝土路面中，中上面层沥青混凝土的高温性能以及路面结构，尤其是中面层沥青混凝土的材料性能和厚度对路面车辙有着较大的影响；轮胎压力和汽车载荷大小等因素对路面车辙变形有着重要影响；超载、欠压、超压都会加速路面车辙变形的产生；在经常发生刹车的路段容易出现较大车辙，而纵坡并不是造成路面车辙的主要原因。 基于上述研究结果，本文提出了几点关于高等级沥青混凝土路面抗车辙设计的建议。本文的研究可为我国高等级公路的设计和施工提供参考，促进沥青路面车辙的研究进展。 |
| 作者： | 董轶 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 彭妙娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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