文档介绍：东南大学
博士学位论文
行车荷载下路面结构响应分析
姓名:单景松
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:黄晓明
20070416
要黜蝴辅行车荷载下路面结构响应分析摘研究生:洗笱Ы煌ㄑг海目前,世界各国在柔性路面设计中悴捎镁埠稍胤椒ā>苍胤从车慕鍪浅盗咀ねJ访媸钡一种状态,而实际路面承受的是车辆移动荷载的反复作用。路表平整状况、行车速度及车辆本身的参数都会对行车荷载产生影响,行车荷载的变化又会影响到路面结构的应力、应变状态,静载方法对这业都无法进行描述。因此,本文对移动荷载下路面结构响应进行了研究,以期为完善路面设计提供参考。针对目前路面检测正在朝着模拟真实行车特点的方向发展。为了弄清行车荷载繁硗涑料煊规律,为路面检测提供理论依据,论文首先从动态平衡微分方程出发,利用广义趾突分变换方法,求解了移动荷载下弹性层状体系的表面弯沉,并且编制了相应的際分逆变换程序,得出了单个移动荷载及单轴单轮荷载下的弯沉变化规律。使用线性叠加方法即可得到多轴多轮情况解。理论方法求解路面结构内部应力时正指数项容易溢出,且只能求解横向无穷大问题,很难将道路边界及荷载形状变化考虑在内。论文接着利用邢拊:拖允交旨际酰跃家贫稍下路面结构内部应力进行了分析。通过在有限元程序中加入子程序实现了荷载移动,通过网格有规则的细分和时问步长短来控制不同时问荷载处于不同的位置。对路面结构内部应力研究时,以面层剪应力和基层、底基层层底拉应力为主要研究对象,分析了各结构层模量变化、层间接触状态利轴载组合对它们的影响规律。路面不平整客观存在,考虑到其对车路动载及路煊Ρ厝淮从跋欤畚亩孕惺辉谄秸访上的汽车突然遇到路面局部不平整时的附加动载和路面响应进行了分析。将汽车简单化为弹簧阻尼模型,将路面局部不平整简化为半正弦曲线,对附加动载进行了公式推导,得到了行车速度、不平整波长和轴重等园素对附加动载的影响规律。将得到的附加动载施加于动态有限元模型,得到了这种附加动载下表面弯沉和内部应力的变化特点。前面模型都是以完好无缺陷路面结构为分析对象,但裂缝作为沥青路面最主要的破坏形式,广泛存在于路表和路面内部。因此,论文最后用三维动态有限元技术并结合断裂力学方法对行车荷载下含横向裂缝路面结构进行了分析。通过对移动荷载与静载两种加载模式下的应力强度吲了对比分析,发现了两者的差异。然后重点讨论了底基层、基层、面层的反射裂缝和自上而下的表面裂缝在移动荷载腡型、型应力强度因子变化规律,同时还考虑了各结构层模量变化对裂缝尖端的影关键词:移动荷载;积分变换;动态有限元;显式积分;局部不平整;附加动载;应力强度因子%∞单黄江导师:响。摘要~吼
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钕日堂型,≈期:兰翌多·彳东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:期:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我~同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼目
:大,汽车载重增加,车速加快等特点,所有这些不仅对车辆设计提出很高的要求,对路面结构安全从研究的方法来看主要有基于理论公式的多层弹性体系方法和基于数值模拟的有限元计算方法,两于年给出的。在这一段阶段,考虑了路面材料分层填筑的特点,采用等效换算的方法,将路面近年来,随着经济的快速发展,世界各国修建了大量的高速公路。交通荷载突出表现为交通量性、耐久性、经济性等方面也提出了更高的要求。现有的沥青路面力学经验设计方法一般采用双圆荷载作用下的静载分析方法,基于静荷载的结构分析方法,对于轴载较低,速度较慢的情况较为合理。在速度较快时,车辆对路面的动力作用与静力作用相比有明显差异。动力学分析结果不仅与车辆本身的悬挂系统特性有关,而且与道路路表面的平整程度密切相关,车路接触动载的变化反过来对路面结构响应又会造成影响。同时,路面结构出现的很多问题,如疲劳破坏、雨水进入路面结构以后造成的沥青剥落、松散等病害都无法用静载来解释。因此,进行动载下路面结构的响应研究,对于摸清道路真实的受力状态及破坏原因具有重要的意