重载车辆作用下沥青路面层间应力分析

论文摘要

沥青路面的破坏机理一直是道路从业人员关注的焦点课题。车辆载荷是造成路面损伤的一个主要因素。由于车辆的行车状况经常变化,如启动、制动、加速和减速等,再加上道路结构不同,致使沥青路面的应力状况较为复杂。推移和拥包等破坏现象是道路工程实践中常见破坏形式。该现象与车辆对路面水平载荷的作用以及层间接触状态密切相关;用有限元方法对路面进行受力分析可以较为准确的揭示导致路面破坏的力学特征。利用建立的二分之一车辆模型,得到了行驶车辆施加于路面的水平作用力和垂向作用力;结合某城际快速干道现场层间剪切试验,建立了实际路面结构的有限元模型,并对沥青路面层间不同接触状态进行了计算机模拟,通过对模拟结果的分析,验证了剪切破坏对路面使用性能的影响;以东风EQ1141G车辆为施荷对象,分别计算了该车型作用下柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面层间应力,比较了两种路面结构的层间抗剪能力。沥青路面基层与面层层间的现场剪切试验对分析层间接触状态有重要意义。利用自行研发的剪切仪,本文课题组进行了现场面层和基层层间剪切强度试验,试验数据较准确反应了选定路段路面结构层间的接触状况。最后,根据土体力学剪切破坏的摩尔——库仑强度理论对剪切试验测得数据进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 我国研究现状
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第二章 车辆载荷对路面的作用
• 2.1 车辆行驶理论
• 2.2 车辆对路面作用的力学模型
• 2.2.1 车辆力学模型的假设
• 2.2.2 车辆力学模型中各参数的确定方法
• 2.3 车辆在不同情况下的垂直载荷
• 2.3.1 一般情况
• 2.3.2 制动
• 2.3.3 爬坡
• 2.4 车辆对路面作用的水平载荷
• 2.4.1 车辆制动系统与制动力的关系
• 2.4.2 制动状态下车辆对路面水平载荷的计算
• 2.5 轮胎与路面的接触关系
• 本章小节
• 第三章 沥青路面结构应力有限元分析
• 3.1 路面结构有限元模型
• 3.1.1 面结构有限元模型的基本假定
• 3.1.2 路面结构有限元模型的结构与参数
• 3.1.3 路面结构有限元模型与网格划分
• 3.1.4 路面结构有限元模型的边界条件
• 3.2 载荷作用下半刚性沥青路面层间接触应力有限元分析
• 3.2.1 层间连续情况下层间剪应力有限元分析
• 3.2.2 层间光滑情况下层间剪应力有限元分析
• 3.2.3 层间粘结情况下层间剪应力有限元分析
• 3.3 不同层间接触状态比较
• 3.4 车辆载荷作用下沥青路面层间应力实例分析
• 3.4.1 东风EQ1141G 载货汽车
• 3.4.2 力学模型参数的确定
• 3.4.3 制动加速度和不同制动加速度下前后轮对路面载荷的确定
• 3.4.4 有限元模型和路面结构参数
• 3.5 东风EQ1141G 载货汽车作用下沥青路面层间应力有限元分析
• 3.5.1 重载车辆对柔性基层沥青路面的作用
• 3.5.2 重载车辆对半刚性基层沥青路面的作用
• 本章小结
• 第四章 沥青路面层间剪切实验研究
• 4.1 强度理论
• 4.1.1 莫尔应力圆
• 4.1.2 抗剪强度理论
• 4.1.3 剪切模型
• 4.2 实验内容与方法
• 4.3 试验结果
• 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 参与科研项目
• 致谢