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移动荷载作用下半刚性基层沥青路面结构的动力响应研究
| 论文题名： | 移动荷载作用下半刚性基层沥青路面结构的动力响应研究 |
| 关键词： | 沥青路面;三维动力有限元;移动荷载;动力响应;弹塑性;高等级公路 |
| 摘要： | 在我国，半刚性基层沥青路面是高等级公路路面结构主要形式，根据前人对路面损坏状况的调查和分析，可以发现车辆动荷载对路面造成的损伤和破坏是非常严重的，研究路面在车辆动荷载作用下的响应是很有意义的。 本文在借鉴己有研究成果的基础上，从典型沥青路面结构入手，借助大型有限元软件ABAQus，建立了移动荷载作用下半刚性基层沥青路面结构的三维仿真模型，并编制了Dload和Utracload子程序来施加移动荷载。应用三维动力有限元的基本方法，分析了沥青路面各结构层不同结点处在移动荷载作用下的动位移、动应力和动剪应力，并着重分析了水平荷载、车速、超载和材料参数对路面动力相应的影响。主要研究成果如下： 1.在移动荷载作用下，半刚性基层沥青路面结构的面层主要处于三向受压状态，且路面结构的面层容易出现疲劳破坏；路面结构的弯沉主要有土基引起；基层底部与底基层底部均承受较大的横向拉应力和水平拉应力。 2.制动刹车时产生的水平荷载对路面结构的水平应力和水平剪应力的时程变化影响很大。 3.在移动荷载作用下，土基层模量对最大竖向位移、基层最大拉应力和底基层的最大拉应力影响显著：底基层模量仅对基层和底基层的最大拉应力有显著的影响。 4.超载引起的路面结构的应力远大于额定荷载所引起的，而且超载率越大，两者的偏离程度就愈大；超载容易引起车辙现象，对路面的破坏是呈几何倍数增加的。 5.车速对路面结构的最大竖向位移、最大垂直压应力、最大水平剪应力产生的动力响应明显，对基层底部的最大水平拉应力和最大横向拉应力产生的动力响应非常有限；路面结构的动力响应对车速都存在一个临界速度，临界速度两边的增减趋势相反。 在所得分析的基础上，笔者将其与搜集整理的沥青路面工程实测数据以及病害调查资料进行了对比。分析得到的规律与相关分析及实测数据吻合较好，而且分析结果能较好的解释沥青类路面的一些早期损坏现象。这些分析结果可为沥青路基路面结构的设计和施工提供参考。 |
| 作者： | 王保实 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 刘俊卿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 正文语种： | 中文 |
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