偶昌宝[1]2005年在《沥青路面结构动力响应分析》文中提出本文利用1／4模型求解了由路面不平整引起的动荷载。运用有限元程序ANSYS，采用轴对称模型，求出了沥青路面在动荷载作用下的力学响应，并针对不同的荷载作用周期、荷载幅值以及不同的荷载作用形式进行了详细的分析与讨论。沥青材料在高温下呈现明显的流变性，这也是目前研究的难点，本文采用burgers模型，计算了沥青路面在动荷载作用下的弯沉响应，并对不同的荷载作用时间做了有意义的探讨。 实际上，沥青路面结构承受的是移动荷载的作用，这属于叁维课题，因此本文运用ANSYS软件建立了路面结构的叁维模型，研究路面在实际的移动荷载作用下的动力响应，分析路面在移动荷载作用下的应力特点，并探讨车辆制动作用对路面响应的影响，阐明由动力效应产生的疲劳开裂等破坏现象的机理，将会对路面结构的设计、施工和养护有很大的指导意义。
王崇涛[2]2010年在《路桥过渡段差异沉降与动力响应研究》文中研究指明路桥过渡段差异沉降的存在会降低道路的行车速度,同时也直接影响行车的舒适性与安全性,成为影响道路正常运营的关键技术难题之一。论文对路桥过渡段的差异沉降及其动力响应进行系统分析,分别基于行车舒适性和安全性提出路桥过渡段差异沉降的控制标准,并对路桥过渡段路面结构的动力响应进行分析,从而为及时提出路桥过渡段的养护维修对策,并为合理设计路桥过渡段路面结构提供理论依据。论文采用最大沉降量与最大纵坡变化值作为路桥过渡段差异沉降的控制指标,以人体承受振动的瞬时加权加速度均方根值作为舒适性评价指标。通过采用问卷调查与压电式加速度传感器测量相结合的方式,分别从主观与客观两方面评价车辆通过路桥过渡段时的人体舒适性。回归得出小轿车座椅加权加速度均方根值与路桥过渡段最大沉降量和最大纵坡变化值的相关关系,以小轿车为测试评价车型,基于人体感觉“有些不舒适”提出路桥过渡段不同行车速度下的差异沉降控制标准。建立人车路垂向振动系统,编制MATLAB程序,分析五自由度车辆模型通过路桥过渡段时承受的动力响应,得到车辆速度、载重、错台高度、搭板长度、搭板纵坡变化值、汽车轴距等参数对车辆承受振动的影响规律。提出采用动荷载系数作为评价路桥过渡段车辆承受动载的评价指标,并计算得出行驶车辆作用于路桥过渡段时受到的附加动荷载和动荷载系数,基于大客车行车安全性提出路桥过渡段差异沉降的控制标准。建立路桥过渡段叁维有限元模型,分别计算了冲击荷载作用下,未设和设搭板两种情况路桥过渡段路面结构的动态响应,根据计算结果引入沥青路面动载弯沉修正系数、动载基层和底基层层底拉应力修正系数和动载路基顶面压应变修正系数,以充分考虑车辆动荷载对路桥过渡段路面结构的影响,从而完善路桥过渡段路面结构设计方法。
邓融[3]2010年在《水和荷载耦合作用下沥青路面动力响应研究》文中认为近年来,许多沥青路面在建成通车后不久就出现了内部松散、坑洞、唧浆、网裂、辙槽等严重的早期水损害损坏现象。水损害不仅降低了路面的使用性能,也增加了路面养护成本,这给国家建设资金造成了巨大的损失。已有的研究表明,在水-车辆荷载耦合作用下沥青路面内部产生的孔隙水压力是造成路面破坏的主要诱因。目前,国内外关于水-车辆荷载耦合作用下沥青路面的力学响应研究较少。首先,基于多孔介质理论和Biot理论,将饱水沥青路面结构看作为理论上理想的流固两相多孔介质,把承受水-车辆荷载耦合作用的沥青路面反应问题看作为饱和多孔介质的动力分析,应用ADINA有限元软件对动荷载作用下饱水沥青路面进行了数值模拟,分析了饱水沥青路面内部的孔隙水压力、竖向位移、竖向应力、水平应力的时程变化情况。计算结果表明,在动荷载作用下沥青路面内部产生正、负逆转的孔隙水压力,这种孔隙水压力的反复作用将加速水损害的出现。第二,基于层状弹性理论,采用有限元方法,对动荷载作用下饱水沥青路面结构进行了参数敏感性分析。探讨了表面层、基层、土基回弹模量等材料参数变化时对特征点的路表最大弯沉、孔隙水压力、基层和底基层层底径向应力的影响。第叁,结合沥青路面工程事例,对水-车辆荷载耦合作用沥青路面内部的孔隙水压力、路表最大弯沉进行了重点研究分析。在上述分析基础上,给出了沥青路面结构的合理设计方案。最后,采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则模拟软土地基、垫层和复合地基,基于弹塑性动力学理论,采用有限元方法探讨了软土地基上饱水沥青路面内部孔隙水压力、竖向位移的时程变化情况。
马小跃[4]2009年在《高聚物注浆技术在沥青路面结构中的应用及动力响应分析》文中指出目前,高聚物注浆技术在国内外高速公路的维修中已经取得了良好的工程效果,同时人们对落锤式弯沉仪(FWD)的动力模拟和刚性半刚性沥青路面结构在动荷载作用下的动力响应分析都有了一定的研究,但是对高聚物注浆后沥青路面结构动力响应和工程效果评价的研究还很少。本文正是围绕这些内容,通过介绍高聚物注浆技术以及高聚物材料的物理力学性质,选择合适的高聚物计算模型,分别在二维和叁维有限元模型下,分析了注浆后沥青路面结构的动力响应问题,并且利用FWD弯沉检测和探地雷达两种无损检测技术对高聚物注浆后沥青路面结构进行了效果评价,本文的主要内容包括:(1)对沥青路面结构常见的病害及传统的维修方法进行概括,指出传统方法的不足,通过介绍高聚物注浆材料的各种性质和高聚物注浆技术的加固原理、注浆步骤和工艺以及在国内外道路维修中应用实例,分析出高聚物注浆技术在沥青路面结构维修中的优点。(2)通过对高聚物材料室内试验的各种结果分析,选择合适的有限元模型和分析参数,为利用ANSYS进行分析提供条件。(3)详细介绍路面结构动力特性数值分析的基本理论和FWD的工作原理,并利用ANSYS有限元分析软件,对注浆前沥青路面结构在FWD动载作用下的响应进行动力响应分析,为分析高聚物注浆后沥青路面结构的动力响应提供基础。(4)利用ANSYS有限元分析软件,对高聚物注浆后沥青路面结构在FWD动荷载作用下的动力响应进行有限元分析,计算不同面层模量、面层厚度、基础模量和路基模量下荷载中心点处弯沉和高聚物层顶部各方向上的应力。(5)通过介绍FWD和探地雷达的工作原理,对比高聚物注浆前后沥青路面结构的检测结果,进而得到这两种无损检测对沥青路面结构的注浆效果评价是可行的。
刘富强[5]2017年在《车水耦合作用下不同层间接触状态沥青路面性能研究》文中研究说明沥青路面破坏的主要影响因素是较大荷载的反复作用,其次,温度、水对沥青路面的破坏具有一定的促进加速作用。由于沥青路面结构中存在一定的孔隙,水分可以渗入其中,在车辆荷载的作用下产生高孔隙水压力,对集料周围的沥青粘结料不断的冲刷,最终使沥青粘结料从集料周围脱落,从而出现松散、坑槽等破坏。半刚性基层沥青路面基面层层间通过透层来粘结,不是处于完全连续的力学状态,而是介于完全连续和完全光滑之间的摩擦接触状态。所以有必要对荷载-水耦合作用下不同层间接触状态沥青路面的性能进行研究。本文通过力学理论分析、有限元模拟计算和基于能量原理的方法分析了常温(20℃)时车水耦合作用下不同层间接触状态沥青路面的性能。主要研究内容有:(1)对沥青路面材料模型进行分析,本文沥青混合料为粘弹性材料,采用Burgers模型;(2)利用ABAQUS有限元软件分析了路面结构在车辆轴载单独作用下的路面结构力学响应,为后面分析水对路面结构力学响应的影响奠定基础;(3)在考虑水的情况下,利用有限元软件建立车水耦合作用下的沥青路面结构叁维模型,分析在车辆动荷载和水耦合作用下不同层间接触状态沥青路面的结构力学响应;(4)计算在车辆动荷载单独作用下和车水耦合作用下不同层间接触状态沥青路面面层的畸变能,用能量的方法对沥青路面的破坏进行分析和研究。研究表明,在车水耦合作用下,不同基面层层间接触状态半刚性基层沥青路面的结构力学响应比较复杂。根据颗粒介质的库仑断裂准则推导出半刚性基层沥青路面基面层层间接触状态与孔隙水压力的关系表达式,验证了水对基面层层间接触状态的影响,进而影响路面的结构受力状况;用能量的方法对沥青路面畸变能的计算得知,水对沥青路面的结构力学响应影响较显着,在其他条件相同的情况下,有水状态的畸变能较无水时明显减少,这说明水分可以降低路面结构的力学性能;同样,基面层层间接触状态对沥青路面的结构力学响应也有显着的影响,在其他条件相同的情况下,不同的层间接触状态对路面结构的力学响应有较明显的影响,这也说明加强层间的粘结可以有效提高路面结构的强度,从而提高路面的使用寿命和改善路面的服务水平。
张光海[6]2013年在《北方滨海地区沥青路面损伤机理及使用寿命研究》文中认为我国滨海公路总长度达4万多公里,是连接沿海城市和港口的重要交通枢纽。滨海地区沥青混凝土路面由于经常承受超载集装箱车辆作用,造成路面平整度破坏严重,而路面不平整引起的车辆动荷载又进一步加剧沥青路面的破坏,导致沥青路面使用寿命急剧降低。同时北方滨海地区沥青路面除经常受到海水盐雾侵蚀外,严寒季节还长期经受除冰盐侵蚀及冻融循环耦合作用,造成使用寿命进一步降低。因此,北方滨海地区沥青路面损伤机理及使用寿命是亟待解决的问题。本文在分析总结国内外相关研究成果的基础上,通过理论分析、现场试验与数值模拟的方法,首先研究了不平整度引起的车辆动荷载对沥青路面的破坏机理；然后对沥青路面在氯离子侵蚀及冻融耦合作用下的低温弯曲性能及疲劳特性进行了研究,同时研究了玄武岩纤维的添加对氯离子侵蚀及冻融作用下沥青混合料低温性能及疲劳特性的改善作用；最后建立了沥青路面多目标评估模型。对基于不平整度、氯离子侵蚀及冻融作用下沥青路面使用寿命进行了评估,本文的主要研究内容如下：(1)在对不平整路面引起的动荷载对路面损伤机理研究的基础上,将实际不平整路面转化为对路面结构最不利的正弦波形路面,建立了四分之一车辆模型,研究了一定平整度下路面波长、波幅和行车荷载、行车速度之间的关系。(2)利用ANSYS软件建立了路面结构叁维有限元模型,模拟了试验路面的受力情况。系统研究了不平整路面在不同载重、车速情况下各层路面结构的动力响应。通过现场构造不平整路面,在不同深度结构层处埋设相应的位移和应力应变计,通过现场试验研究了不同车速和荷载作用下不同不平整度的路面结构的动力响应,重点研究了路面各层结构应力、应变随深度和车速的变化特征,并对有限元分析模型的准确性进行了验证。(3)针对北方滨海地区沥青路面极端环境下使用条件,通过低温性能试验及疲劳试验研究了氯离子侵蚀及冻融耦合作用对沥青混合料低温性能及疲劳特性的影响。同时研究了玄武岩纤维的掺入对氯离子侵蚀及冻融作用下沥青混合料低温性能及疲劳特性的改善作用。(4)建立了路面多参考指标疲劳评估模型,基于此模型,考虑不平整度引起的动荷载对道路造成的不利影响以及氯离子侵蚀及冻融耦合作用对沥青路面低温特性及疲劳特性的影响,对于典型的北方滨海地区沥青路面的使用寿命进行了评估。
庞付强[7]2013年在《橡胶沥青路面结构优化设计研究》文中提出近年来，国内外橡胶沥青路面发展速度迅猛，取得的成绩有目共睹。但由于橡胶沥青路面结构设计理论不够完善、路面交通量不断增大，已建橡胶沥青路面很多较早地出现了一系列功能性和结构性破坏，严重影响了道路的使用寿命。因此，为了保证橡胶沥青路面能够满足寿命期内使用性能的要求，且不出现结构性破坏，针对河北橡胶沥青路面材料和结构特性，结合河北地区气候、交通状况等特点，依托廊沧高速公路建设工程，开展橡胶沥青路面结构优化设计研究具有重要的理论意义和应用价值。本文首先在调查分析了河北乃至国内外橡胶沥青路面的应用状况和研究进展的基础上，研究了橡胶沥青路面结构设计原则和设计流程，确定了河北地区橡胶沥青路面设计基础参数。其次，选取了河北地区代表性橡胶沥青路面结构，基于ANSYS有限元理论建立了橡胶沥青路面结构静力学有限元模型，同时考虑了廊沧高速交通状况，研究分析了不同结构形式下沥青层层底拉应变、半刚性层拉应力、沥青层剪应力和路面弯沉等力学指标响应，还研究了橡胶沥青路面结构组合对路面车辙的影响，提出了基于静力学分析的橡胶沥青路面力学设计指标；根据河北车辆类型和轴载状况，建立了实体轮胎模型，运用ANSYS动力学有限元软件进行了橡胶沥青路面在实际动荷载作用下的结构动力学仿真分析，研究了动载作用对橡胶沥青路面结构各力学指标的影响，并建立了基于动力学分析的橡胶沥青路面力学设计指标体系。然后根据河北路面层间材料使用状况，进行了橡胶沥青路面层间处治研究，分析了层间状态对橡胶沥青路面结构的力学影响，通过试验得出了适用于橡胶沥青路面的层间处治材料和使用方法。最后，对橡胶沥青路面结构优化设计方法进行了研究，选取了优化设计模型，从路面参数影响、层间处治、疲劳寿命和经济性等方面对橡胶沥青路面进行了优化设计，并推荐了适合于河北地区的橡胶沥青路面结构形式。
陈洪兴[8]2008年在《基于路面平整度时域模型的沥青路面车辙计算方法研究》文中研究表明沥青路面作为我国高等级路面的主要结构形式,随着交通量和轴载的不断增加,交通渠化程度的提高,车辙问题日益严重,已经成为沥青路面早期破坏主要的一种病害形式。车辙的产生会严重影响行车舒适性和安全性,并降低了道路的使用寿命。如何准确地对现有路面结构进行车辙预估和计算具有十分重要的现实意义。本文以国家自然基金项目“基于行车动力作用的沥青路面车辙计算与预估方法研究”为依托,主要研究内容包括:沥青路面车辙产生的机理及各影响因素对车辙产生趋势的影响;路面平整度与车辙的相互关系;路面不平度仿真方法的研究;各等级路面动荷载模型的研究;有限元车辙计算的实现。在充分借鉴现有研究成果的基础上,指出行车动荷载作用和沥青混合料的粘弹塑性力学特性是车辙产生的主要原因。而路面平整度是车辆振动的主要原因之一,直接影响行车动荷载的大小,从而影响沥青路面车辙的产生。通过对重庆地区高等级沥青路面的平整度测试,建立路面平整度的频域模型和时域模型。通过理论公式推导,得出了基于国际平整度指数IRI的路面不平度仿真方法,并对实测路面进行不平度仿真,得到实际路面的不平度。通过CAE仿真软件ADAMS建立整车模型进行车路耦合作用,计算得到车辆行驶在路面上产生的随机动荷载离散值,在此基础上,充分考虑路面的实际受力和车辆的间歇时间影响,建立不同等级路面的典型动荷载模型。结合动力有限元理论和沥青混合料的粘弹性理论,运用大型有限元软件ANSYS,建立路面结构的二维有限元模型,考虑材料的非线性和动荷载模型,对邯长高速公路试验路段的路面结构进行车辙的有限元计算,并与实测结果比较表明:通过建立路面时域模型,考虑车—路耦合作用计算得到荷载模型,进行车辙有限元计算方法合理可行。
李皓玉[9]2011年在《车辆与路面相互作用下路面结构动力学研究》文中提出摘要：随着国民经济和公路交通运输业的快速发展,高速重载成为了道路交通的发展趋势,重型车辆对路面的动荷载是造成路面早期破坏的一个主要原因,高速公路的静力法设计越来越难以满足要求。研究车辆荷载作用下路面的动力学行为,揭示路面的破坏机理,推动路面结构设计从静态向动态转化已成为目前道路界研究的热点问题之一。目前道路工作者在求解路面的动力响应时,由于理论分析和数值计算上的复杂性,一般将车辆荷载简化为冲击荷载、移动的恒载或移动的简谐荷载,而忽略掉其“移动随机荷载”的本质特性。车辆动荷载引起路面的早期破坏,而路面的破坏反过来又会引起车辆振动加剧,严重影响行车的安全性、舒适性,并进一步增加车辆对路面的动荷载,车辆与路面是一个相互作用相互耦合的系统,要研究路面在车辆荷载作用下的动力学行为,应把车辆与路面作为一个系统来研究。本文通过动荷载将车辆模型和路基路面模型相连接,建立车辆一路面一路基相互作用系统,基于此系统对移动随机荷载作用下路面的动力学特性进行了理论分析和仿真计算,系统分析了车路系统参数对路面的动力响应和疲劳寿命的影响。主要研究内容包括：(1)建立了八自由度整车模型,对行驶于不平整路面上的车辆动荷载进行了频域仿真分析,探讨了路面不平度、行车速度、车辆悬架刚度和阻尼、轮胎刚度和阻尼等参数对动荷载的影响规律。综合考虑行驶平顺性和道路友好性两方面的因素对车辆悬架进行了优化。结果表明,重型车辆作用于路面的动荷载以低频振动为主,通过适当减小前后悬架的刚度和增大前后悬架的阻尼,可有效地提高车辆的行驶平顺性和道路友好性。(2)以Kelvin地基和弹性半空间地基上的无限大双层板模型模拟路基路面结构,通过积分变换法得到单位脉冲荷载作用下路面响应的Green函数,然后根据线性系统的迭加原理,利用广义Duhamel积分推导出了移动荷载作用下路面动力响应的解析解。通过算例对移动恒载和移动简谐荷载作用下路面的振动特性进行了分析和研究,明确了振动在路面结构中的传播规律。(3)通过动荷载将车辆模型和Kelvin地基上的无限大双层板模型相连接,建立车辆一路面一路基相互作用系统,基于此系统对移动随机荷载作用下路面的动力响应进行了数值仿真,讨论了各类参数对路面动力响应的影响,形成了一套重型车辆对路面破坏性研究的系统化方法。(4)以粘弹性本构关系模拟沥青面层,建立了层状粘弹性体系模型,利用积分变换和传递矩阵法,推导出了单位脉冲荷载作用下层状粘弹性体系表面位移的Green函数,结合广义Duhamel积分,对层状粘弹性体系表面位移的Green函数进行积分逆变换,给出了移动荷载作用下表面位移的解析解。利用样条插值函数开发了计算奇异、振荡函数多重无穷积分的计算程序,完成了表面位移从积分变换域到时间一空间域的转化,结合算例分析了移动恒载和移动简谐荷载作用下层状粘弹性体系表面位移的振动特性。结果表明,粘弹性解大于弹性解,且粘弹性材料能反映路面变形的滞后现象,符合路面材料的受力特点。(5)以粘弹性本构关系模拟沥青面层,依据层状体系理论,建立了路面结构的粘弹性叁维ANSYS有限元模型,考虑车辆和路面的相互作用,对移动随机荷载作用下路面结构中的位移、应力和应变进行了仿真计算。将沥青面层底部的拉应变与已有的路面疲劳破坏评价指标相联系,分析讨论了路面等级、载重、行车速度和车辆参数对路面疲劳寿命的影响规律,揭示了路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤破坏规律和机理。图85幅,表4个,参考文献208篇。
刘立安[10]2002年在《动荷载作用下沥青路面结构响应研究》文中研究指明本文在对路面平整度检测数据分析的基础上，采用1／4车辆模型求得路面动载。应用有限元程序NASTRAL对沥青路面在动态荷载作用下的结构响应进行了数值分析。文中着重分析了不同激励下二维平面应变模型的动态响应规律以及路面结构参数改变对沥青路面动态响应的影响。文中还研究了任意荷载作用及荷载位置变化时路面结构内的应力状态。最后对路面叁维模型的动态响应进行了初步的分析。
参考文献：
[1]. 沥青路面结构动力响应分析[D]. 偶昌宝. 浙江大学. 2005
[2]. 路桥过渡段差异沉降与动力响应研究[D]. 王崇涛. 长安大学. 2010
[3]. 水和荷载耦合作用下沥青路面动力响应研究[D]. 邓融. 大连海事大学. 2010
[4]. 高聚物注浆技术在沥青路面结构中的应用及动力响应分析[D]. 马小跃. 郑州大学. 2009
[5]. 车水耦合作用下不同层间接触状态沥青路面性能研究[D]. 刘富强. 兰州交通大学. 2017
[6]. 北方滨海地区沥青路面损伤机理及使用寿命研究[D]. 张光海. 大连理工大学. 2013
[7]. 橡胶沥青路面结构优化设计研究[D]. 庞付强. 长安大学. 2013
[8]. 基于路面平整度时域模型的沥青路面车辙计算方法研究[D]. 陈洪兴. 重庆交通大学. 2008
[9]. 车辆与路面相互作用下路面结构动力学研究[D]. 李皓玉. 北京交通大学. 2011
[10]. 动荷载作用下沥青路面结构响应研究[D]. 刘立安. 长安大学. 2002