非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究

论文摘要

轮胎与路面间的接触压力由于受轮胎负荷、轮胎结构类型、轮胎花纹等众多因素的影响,并不是均匀分布。接触面积也并非圆形的,而是更趋近于椭圆形或矩形。本文以同济大学道桥试验室测得的实际路面轮胎接地压力作为路面接触压力,以实际轮胎接地面积作为接触面积。使用实测的轮胎与路面接触压力资料,更能确切的反应出路面在承受交通荷载时的受力反应,对路面的分析研究更加的有意义。接着利用多层弹性体系程序APBI检验ANSYS中建立的路面模型的准确程度,以路表弯沉作为控制指标,建立轮胎作用于路表的荷载简化模型。然后利用有限元软件对沥青路面在该荷载模型作用下进行计算分析,并讨论了花纹、胎压、荷载的变化及路面结构组成、材料参数的变化对路面结构响应的影响。接着对存在裂缝的半刚性道路结构,利用实测荷载及矩形均布荷载进行设置应力吸收层后的力学响应分析,从而评价非均布荷载与均布荷载的区别。最后对排水性沥青路面进行了结构分析,并讨论了面层模量和厚度对其的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究的技术现状
• 1.3 本文的研究方法和内容
• 1.3.1 研究基础
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究方法
• 第二章 沥青路面分析方法及轮胎相关知识
• 2.1 沥青路面结构分析方法
• 2.1.1 古典应力分析方法
• 2.1.2 弹性半空间理论分析方法
• 2.1.3 层状弹性体系理论
• 2.1.4 有限元数值计算方法
• 2.2 有限元方法
• 2.2.1 有限元法的基本原理
• 2.2.2 有限元法的基本过程
• 2.2.3 SOLID45 单元
• 2.3 ANSYS 简介
• 2.4 轮胎的基础知识
• 2.4.1 轮胎的结构特性
• 2.4.2 轮胎胎面花纹
• 2.4.3 轮胎的分类和规格
• 2.5 轮胎接地压力分布的测试方法
• 2.6 轮胎接地压力的静态测试装置及测量
• 2.6.1 装置的组成和工作过程
• 2.6.2 测量工况的选取
• 2.7 轮胎接地面及接地压力的简化
• 2.7.1 6.5－16 型走向花纹轮胎
• 2.7.2 11.00－20 型横向花纹轮胎
• 第三章 实测接地压力下沥青路面结构的有限元分析
• 3.1 有限元分析的路面结构及分析参数
• 3.1.1 路表弯沉
• 3.1.2 路面各层层底拉应力
• 3.1.3 路面的最大剪应力
• 3.2 沥青路面的有限元模型
• 3.2.1 沥青路面尺寸的确定
• 3.2.2 轮胎与地面接触面的确定
• 3.3 花纹、胎压及荷载变化对路面结构的力学响应分析
• 3.3.1 轮胎花纹沟产生不同作用面积的力学响应分析
• 3.3.2 不同的轮胎接地面积对路面结构的力学响应分析
• 3.3.3 路面在额定荷载、不同胎压下的力学响应分析
• 3.3.4 路面在标准胎压、不同荷载下的力学响应分析
• 3.4 小结
• 第四章 路面结构层参数变化的力学响应分析
• 4.1 结构层组成变化的力学响应分析
• 4.2 模量变化的力学响应分析
• 4.2.1 面层模量变化的影响分析
• 4.2.2 基层模量变化的影响分析
• 4.2.3 土基模量变化的影响分析
• 4.3 厚度变化的力学响应分析
• 4.3.1 面层厚度变化的影响分析
• 4.3.2 基层厚度变化的影响分析
• 4.4 小结
• 第五章 实测胎压下对应力吸收层效果的评价
• 5.1 半刚性基层沥青路面带裂缝模型建立
• 5.1.1 路面典型结构及有限元模型
• 5.1.2 假设条件
• 5.2 荷载在裂缝一侧时半刚性基层力学响应分析
• 5.2.1 裂缝两侧竖向位移差
• 5.2.2 拉应力与剪应力分析
• 5.3 荷载在裂缝正上方时半刚性基层力学响应分析
• 5.3.1 裂缝两侧竖向位移差
• 5.3.2 拉应力与剪应力分析
• 5.3.3 荷载在裂缝不同位置的力学参数对比
• 5.4 小结
• 第六章 排水性路面结构分析
• 6.1 排水性沥青路面结构及模型建立
• 6.2 有限元及多层弹性体系分析
• 6.3 模量及厚度对排水性沥青路面结构的影响
• 6.3.1 面层模量对排水性沥青路面结构的影响
• 6.3.2 面层厚度对排水性沥青路面结构的影响
• 6.3.3 中面层模量对排水性沥青路面结构的影响
• 6.3.4 中面层厚度对排水性沥青路面结构的影响
• 6.4 小结
• 第七章 主要结论与进一步研究的建议
• 7.1 主要结论
• 7.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表（含录用）论文