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《太原科技大学》 2011年
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横观各向同性沥青路面结构动力响应分析

张敏  
【摘要】:荷载作用下路面各结构层的力学行为不同,粒状类材料(碎石等)及土质材料对力的作用有很大的敏感性,方向依赖性比较强,采用横观各向同性的弹性模型来预测粒状类基层和土基,并用行驶车辆的瞬态动载荷代替传统的静载,能更好地预测路面结构的使用性能,对长寿命路面结构设计的进一步研究具有非常重要的意义。 本文首先建立了横观各向同性路基在FWD脉冲荷载作用下的三维有限元模型,利用有限元动力学的基本原理对FWD荷载作用下土基表面距载荷中心点不同距离各传感器点的弯沉与荷载中心不同深度处的应力,以及路基材料的各向异性对其的影响进行了分析评价。采用动载比静载更符合实际,预测结果更接近于路基路面的实际响应状况,能为路基路面工程结构的施工和进一步研究提供依据。 其次,考虑碎石基层的各向异性特性,其他层为各向同性弹性体,建立横观各向同性碎石基层沥青路面结构在移动荷载作用下的三维有限元三层弹性体系模型,研究了沥青路面各结构层的动力响应分析。 最后,考虑土基的各向异性特征,对其他层考虑各向同性弹性特征,讨论动荷载运行至路面模型中央时,土基的横观各向同性以及不同类型、大小的瞬态荷载对轴载中心点处路面表面弯沉、级配碎石基层底部拉应力和土基顶部压应力的影响,为超载的控制和路面使用寿命的延长有很好的指导作用。
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