横观各向同性刚性路面体系有限元-无限元耦合静动力特性研究

摘要

刚性路面结构体系在构造上较为复杂，通常的计算模型会假设为一个弹性地基板支撑在地基土体上。由于该体系材料的多样性、随机不确定性以及车辆荷载、边界条件的复杂性，使得求解该体系路面板沉降和动力响应问题时往往会遇到许多数学和力学方面的困难。
　　 本文将基于横观各向同性体性质的弹性地基扳与地基土体组成的系统作为刚性路面结构体系的力学计算模型，采用空间八节点单向、双向、三向无限元与空间八节点实件有限元耦合方法，编制相应的Matlab程序分别对该体系在均布荷载和车辆移动荷载作用下进行了静动力响应分析。通过模拟该体系在均布静载下的地基沉降数值计算，指出在利用有限元-无限元耦合方法解决板与地基构建的路面结构体系的基础上，对板与地基引入横观各向同性理论是满足计算精度要求的，并且使计算模型更接近实际情况更具有实际指导意义；同时避过模拟车辆移动荷载对路面结构体系进行动力响应分析，对比考虑横观各向同性与否两种理论模型的计算结果，揭示了此结构体系位移、加速度最值的变化规律。
　　 在此研究基础上进一步引入随机有限元理论，对地基土体材料特性进行二阶摄动分析并编制Matlab程序，对基于横观各向同性刚性路面体系随机有限元-无限元力学模型进行静动力响应数值计算。通过对计算结果数据对比分析，发现在基于横观各向同性体性质的刚性路面结构体系中引入随机有限元理论是可行的，满足计算精度要求的同时又为刚性路面结构体系稳定性、可靠度的进一步研究打下了理论基础，对该类弹性地基板的理论研究起到了一定的补充作用，为混凝土刚性路面、机场跑道、板式地基的设计和施工等工程实践提供一定的指导意义。
　　
　　

目录

1 绪论

2 基于横观各向同性体质的数值分析理

3 横观各向同性路面结构体系静、动力分析

4 数值模拟计算

5 结论与展望

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表论文

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