非均布移动轮载作用下沥青路面结构力学行为数值模拟
作者单位：西南交通大学
学位级别：硕士
导师姓名：蒋鑫
授予年度：2022年
主 题：沥青路面 移动荷载 非均布荷载 连续有限层法 最不利点位
摘 要：与传统沥青路面结构计算中的圆形均布静载不同,实际轮胎具有走向花纹,其轮胎-路面接触应力呈分布不均匀状态,且路面荷载具有移动性。非均布移动荷载对路面结构影响研究数值模拟的开展细致地描述荷载的复杂性,对此类问题研究开展较少,尚需要深入研究。本文基于前人研究的基础,考虑路面荷载的移动性、接地应力的非均布性以及沥青材料随荷载速度变化的粘弹性,进行了沥青路面结构力学响应的数值分析,主要开展的工作内容如下:(1)讨论了澳大利亚、日本、法国、俄罗斯等国沥青路面设计方法以及我国公路、城市道路的沥青路面设计方法中荷载考虑的演变。主要分析在路面结构、标准计算轴载、计算点位等方面不同国家的异同以及产生差异的原因;尤其从计算点位入手,横向、纵向对比了我国沥青路面结构计算点位的演变过程,考察了其结构计算的完善方向和对当下沥青路面结构计算的影响。(2)选取Ever Stress FE和3D-Move Analysis这两款专用软件进行非均布荷载作用下沥青路面结构数值计算对比分析,通过比较两款软件非均布荷载技术的实现原理、实现技术以及算例讨论,对比了两款软件在非均布实现技术上的优势、劣势,讨论了非均布荷载对路表弯沉、沥青层底行车方向拉应变、土基顶垂直方向压应变的影响,为之后非均布荷载的分析奠定了理论基础。(3)选取KENLAYER与3D-Move Analysis这两款程序,进行了沥青路面结构计算移动荷载作用方面的对比,主要对比了两款程序粘弹性、移动荷载、求解配置方面的实现原理,并通过单圆均布移动荷载和双轮单轴均布移动荷载作用下的算例对比了两款软件移动荷载的实现技术。初步讨论了移动荷载分析下不同速度、不同轴载类型对沥青路面结构的影响,为后续移动荷载的分析奠定了理论基础。(4)采用3D-Move Analysis程序,开展了相同轮载不同轮胎-路面接触应力分布情况下的沥青路面结构动力学分析,并与圆形垂直均布荷载工况进行了对比。分析了不同胎压情况、不同行车速度情况下路面结构沥青层底行车方向拉应变与路基顶竖向压应变最不利值的变化规律,以及胎宽方向不同计算点位各项力学响应的变化规律,并提出了最不利力学响应点位位置变化对动测试验和现行沥青路面结构设计方法产生的影响。本文所获研究成果对沥青路面现场动测试验开展与路面结构设计方法优化有一定指导意义与实用价值。
同方学位论文库