文档介绍：第六章路面结构的力学分析
引言
多层弹性体轴对称模型的基本假定
弹性多层体理论解,计算方法
应力与位移分析
小结与设计考虑
引言-1
路面作为一类土木工程结构物,设计时必然要考虑在荷载作用下的应力、应变大小,这是结构设计的基础。路面作为一类土木工程结构物,设计时必然要考虑在荷载作用下的应力、应变大小,这是结构设计的基础。
进行广泛的应力、应变分析,了解路面结构的应力、变形分布,为路面结构组合设计提供基础。
模型
不同的路面结构采用了不同的力学模型,这既有路面结构特点的原因,也有当时技术水平的原因
引言-2
弹性半空间模型
多层弹性体模型,轴对称模型
弹性地基板模型
多层弹性结构上的板模型
非线性、粘性、塑性的考虑
解算方法
理论解
近似解:数值解,有限元解
层弹性体轴对称模型的基本假定
路面结构由多个性能不同的层次组成,在圆形均布荷载的作用下,呈现轴对称的特性
每个层次都是由均质的、各向同性的线弹性材料组成,材料性能可采用弹性参数E、μ表征
结构的最下层为水平向无限延伸的半无限体,其上各层为水平向无限延伸、竖向有一定厚度的层次
层间接触条件可以有多种状况
应力、位移完全连续----连续体系
竖向的应力和位移连续,层间水平摩擦力为零----滑动体系
竖向的应力和位移连续,层间水平摩擦力不为零----半连续体系
无限深度处的应力和位移为零
假设的局限性
当荷载位于路面边缘时,轴对称的假设与实际受力情况不符,所以路面边缘最好加宽或支挡。
当路面出现裂缝后,路面内的应力将发生重新分布。
计算的局限性
较深处的应力、变形是可计算的。
层间接触条件对计算结果有较大影响。
材料的性能随环境的变化很大。
在目前的多层弹性体理论中,近域应力难以准确计算。
弹性多层体理论解,计算方法
多层弹性体理论解
,奠定了现代路面分析的基础。之后人们又陆续建立了三层、多层体的解析解。虽然人们给出了解析解的表达,但无法简单计算,仍然只能使用数值解。
临界计算点和计算方法
对特定计算点和计算指标,在保持该计算点的计算指标值不变的前提下,将多层结构简化为三层结构,从而可以采用三层体的计算图表进行多层体的计算。这是一种工程中常用的经验性方法。要注意的是:等效的指标不同时,换算结果(方法)不同;同一换算指标、不同计算点位时,换算结果也不同。
等效换算原理
应力与位移分析
弯沉
面层底面的径向应力
面层剪应力
基层底面的弯拉应力
路基顶面压应力
面层、基层厚度对路面弯沉的影响
随着面层、基层厚度的增加,路面弯沉都将减小
随着基层厚度的增加,弯沉迅速减小(红线左侧);当基层厚度增大到一定厚度时,增加基层厚度是十分不经济的
面层厚度较小时,增加厚度的效果是很好的,但随着面层厚度的增加,继续增加厚度的作用不断减小
效果变差的分界点以图中的红线为界,不同结构可能不同,但规律类似
路基和面层模量对弯沉的影响
随着面层和路基模量的增加,路面弯沉都随之减小
随着路基模量的增加,弯沉显著减小;但当路基模量减小到一定水平时,继续增大路基模量的效果变得越来越差
面层模量的影响与路基模量的影响类似
效果变差的分界点以图中的红线为界,不同结构可能不同,但规律类似