[博士]行車荷載下路面結構響應分析

內容簡介

　　[博士]行車荷載下路面結構響應分析　　學科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度：2007　　目前，世界各國在柔性路面設計中般采用靜荷載方法。靜載反映的僅是車輛駐停于路面時的一種狀態(tài)，而實際路面承受的是車輛移動荷載的反復作用。路表平整狀況、行車速度及車輛本身的參數(shù)都會對行車荷載產生影響，行車荷載的變化又會影響到路面結構的應力、應變狀態(tài)，靜載方法對這此都無法進行描述。因此，木文對移動荷載下路面結構響應進行了研究，以期為完善路面設計提供參考?！　? 針對日前路面檢測正在朝著模擬真實行車特點的方向發(fā)展。為了弄清行車荷載下路表彎沉響應規(guī)律，為路面檢測提供理論依據(jù)，論文首先從動態(tài)平衡微分方程出發(fā)，利用廣義Duhamel積分和積分變換方法，求解了移動荷載下彈性層狀體系的表面彎沉，并且編制了相應的Laplace與Hankel積分逆變換程序，得出了單個移動荷載及單軸單輪荷載下的彎沉變化規(guī)律。使用線性疊加方法即可得到多軸多輪情況解?！　? 理論方法求解路面結構內部應力時正指數(shù)項容易溢出，且只能求解橫向無窮大問題，很難將道路邊界及荷載形狀變化考慮在內。論文接著利用二維動態(tài)有限元和顯式積分技術，對均布移動荷載下路面結構內部應力進行了分析。通過在有限元程序中加入子程序實現(xiàn)了荷載移動，通過網格有規(guī)則的細分和時間步長短來控制不同時間荷載處于不同的位置。對路面結構內部應力研究時，以面層剪應力和基層、底基層層底拉應力為主要研究對象，分析了各結構層模量變化、層間接觸狀態(tài)和軸載組合對它們的影響規(guī)律?！　? 路面不平整客觀存在，考慮到其對車路動載及路內響應必然帶來影響，論文對行駛在平整路面上的汽車突然遇到路面局部不平整時的附加動載和路面響應進行了分析。將汽車簡單化為彈簧阻尼模型，將路面局部不平整簡化為半正弦曲線，對附加動載進行了公式推導，得到了行車速度、不平整波長和軸重等因素對附加動載的影響規(guī)律。將得到的附加動載施加于動態(tài)有限元模型，得到了這種附加動載下表面彎沉和內部應力的變化特點?！　? 前面模型都是以完好無缺陷路面結構為分析對象，但裂縫作為瀝青路血最主要的破壞形式，廣泛存在于路表和路面內部。因此，論文最后用三維動態(tài)有限元技術并結合斷裂力學方法對行車荷載下含橫向裂縫路面結構進行了分析。通過對移動荷載與靜載兩種加載模式下的應力強度因子對比分析，發(fā)現(xiàn)了兩者的差異。然后重點討論了底基層、基層、面層的反射裂縫和自上而下的表面裂縫在移動荷載下應力強度因子變化規(guī)律，同時還考慮了各結構層模量變化對裂縫尖端的影響。

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