高速公路沥青路面结构剪应力三维有限元分析

摘要

为了准确的计算结构剪应力,本文首先分析了车辆对路面的水平和垂直荷载作用.根据车辆纵向行驶动力学,以及车辆行驶速度与坡度和坡长的变化关系,计算了不同坡度和轴重时车辆对路面的荷载作用,为分析坡度和轴重对结构剪应力的影响提供了基础.对于路面结构力学的计算,本文采用了工程领域中广泛应用的有限单元法.首先根据层状弹性体系理论确定路面典型结构的厚度和材料参数,然后按照有限元方法的计算流程,建立了道路三维有限元模型,通过三维有限元计算软件进一步分析结构应力、应变和位移的变化.对于结构剪应力的分析,根据有限元计算的数值解和三维空间的分布状态,重点研究结构剪应力随深度的分布,极值的影响范围以及对路面剪切变形的影响.最后,根据本文对结构剪应力三维有限元分析的结论,对我国高速公路路线设计、材料设计、结构组合设计和路面养护管理等方面提出了改进建议.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2国内外相关领域的研究现状

1.3课题的主要研究内容

第2章车辆对沥青路面的荷载作用

2.1车辆行驶的纵向动力学

2.1.1车辆行驶阻力

2.1.2车辆行驶平衡方程

2.2车辆行驶速度与坡度和坡长的关系

2.3车辆对沥青路面水平和垂直荷载

2.4本章小结

图

第3章沥青路面三维有限元模型建立与应力分析

3.1有限元分析方法的特点和计算流程

3.2路面有限元模型的建立

3.2.1道路结构和材料参数的确定

3.2.2荷载作用方式的确定

3.2.3有限元模型的建立

3.3路面有限元模型的三维力学分析

3.3.1结构垂直变形分析

3.3.2结构正应力分析

3.3.3结构应力、应变密度分析

3.4本章小结

第4章沥青路面结构剪应力及影响因素分析

4.1结构剪应力的三维力学分析

4.1.1三维空间力学分析

4.1.2结构剪应力对面层剪切变形的作用

4.2坡度对结构剪应力的影响

4.2.1不同坡度时结构剪应力的有限元分析

4.2.2车速对结构剪应力的影响

4.2.3坡度对结构剪应力影响的验证

4.3车辆轴重对结构剪应力的影响

4.3.1不同轴重时结构剪应力的有限元分析

4.3.2车辆轴重对结构剪应力影响的验证

4.4面层劲度模量对结构剪应力的影响

4.4.1不同劲度模量时结构剪应力的有限元分析

4.4.2面层劲度模量对结构剪应力影响的验证

4.5沥青面层厚度对结构剪应力的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢