【博士】行車荷載下路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析【2007】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：東南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　目前，世界各國在柔性路面設(shè)計(jì)中1般采用靜荷載方法。靜載反映的僅是車輛駐停十路面時(shí)的一種狀態(tài)，而實(shí)際路面承受的是車輛移動(dòng)荷載的反復(fù)作用。路表平整狀況、行車速度及車輛本身的參數(shù)都會(huì)對(duì)行車荷載產(chǎn)生影響，行車荷載的變化又會(huì)影響到路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，靜載方法對(duì)這業(yè)都無法進(jìn)行描述。因此，本文對(duì)移動(dòng)荷載下路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行了研究，以期為完善路面設(shè)計(jì)提供參考。　　針對(duì)目前路面檢測(cè)正在朝著模擬真實(shí)行車特點(diǎn)的方向發(fā)展。為了弄清行車荷載F路表彎沉響應(yīng)規(guī)律，為路面檢測(cè)提供理論依據(jù)，論文首先從動(dòng)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(dòng)荷載下彈性層狀體系的表面彎沉，并且編制了相應(yīng)的Laplace與Hankel積分逆變換程序，得出了單個(gè)移動(dòng)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(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力時(shí)正指數(shù)項(xiàng)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(nèi)。論文接著利用i維動(dòng)態(tài)有限元和顯式積分技術(shù)，對(duì)均布移動(dòng)荷載下路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行了分析。通過在有限元程序中加入子程序?qū)崿F(xiàn)了荷載移動(dòng)，通過網(wǎng)格有規(guī)則的細(xì)分和時(shí)問步長短來控制不同時(shí)問荷載處于不同的位置。對(duì)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力研究時(shí)，以面層剪應(yīng)力和基層、底基層層底拉應(yīng)力為主要研究對(duì)象，分析了各結(jié)構(gòu)層模量變化、層間接觸狀態(tài)利軸載組合對(duì)它們的影響規(guī)律?！　÷访娌黄秸陀^存在，考慮到其對(duì)車路動(dòng)載及路m響應(yīng)必然帶來影響，論文對(duì)行駛在平整路面上的汽車突然遇到路面局部不平整時(shí)的附加動(dòng)載和路面響應(yīng)進(jìn)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(duì)附加動(dòng)載進(jìn)行了公式推導(dǎo)，得到了行車速度、不平整波長和軸重等園素對(duì)附加動(dòng)載的影響規(guī)律。將得到的附加動(dòng)載施加于動(dòng)態(tài)有限元模型，得到了這種附加動(dòng)載下表面彎沉和內(nèi)部應(yīng)力的變化特點(diǎn)?！　∏懊婺Ｐ投际且酝旰脽o缺陷路面結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象，但裂縫作為瀝青路面最主要的破壞形式，廣泛存在于路表和路面內(nèi)部。因此，論文最后用三維動(dòng)態(tài)有限元技術(shù)并結(jié)合斷裂力學(xué)方法對(duì)行車荷載下含橫向裂縫路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。通過對(duì)移動(dòng)荷載與靜載兩種加載模式下的應(yīng)力強(qiáng)度吲了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)了兩者的差異。然后重點(diǎn)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(dòng)荷載F的T型、II型應(yīng)力強(qiáng)度因子變化規(guī)律，同時(shí)還考慮了各結(jié)構(gòu)層模量變化對(duì)裂縫尖端的影響?！　?

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