学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

水和荷载耦合作用下沥青路面动力响应研究

作　者: 邓融
导　师: 赵颖华；郭乃胜
学　校: 大连海事大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青路面水损害饱和多孔介质有限元孔隙水压力
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 233次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来,许多沥青路面在建成通车后不久就出现了内部松散、坑洞、唧浆、网裂、辙槽等严重的早期水损害损坏现象。水损害不仅降低了路面的使用性能,也增加了路面养护成本,这给国家建设资金造成了巨大的损失。已有的研究表明,在水-车辆荷载耦合作用下沥青路面内部产生的孔隙水压力是造成路面破坏的主要诱因。目前,国内外关于水-车辆荷载耦合作用下沥青路面的力学响应研究较少。首先,基于多孔介质理论和Biot理论,将饱水沥青路面结构看作为理论上理想的流固两相多孔介质,把承受水-车辆荷载耦合作用的沥青路面反应问题看作为饱和多孔介质的动力分析,应用ADINA有限元软件对动荷载作用下饱水沥青路面进行了数值模拟,分析了饱水沥青路面内部的孔隙水压力、竖向位移、竖向应力、水平应力的时程变化情况。计算结果表明,在动荷载作用下沥青路面内部产生正、负逆转的孔隙水压力,这种孔隙水压力的反复作用将加速水损害的出现。第二,基于层状弹性理论,采用有限元方法,对动荷载作用下饱水沥青路面结构进行了参数敏感性分析。探讨了表面层、基层、土基回弹模量等材料参数变化时对特征点的路表最大弯沉、孔隙水压力、基层和底基层层底径向应力的影响。第三,结合沥青路面工程事例,对水-车辆荷载耦合作用沥青路面内部的孔隙水压力、路表最大弯沉进行了重点研究分析。在上述分析基础上,给出了沥青路面结构的合理设计方案。最后,采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则模拟软土地基、垫层和复合地基,基于弹塑性动力学理论,采用有限元方法探讨了软土地基上饱水沥青路面内部孔隙水压力、竖向位移的时程变化情况。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题的研究背景及意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 沥青与集料的粘附性方面研究  12
    1.2.2 沥青混合料水损害试验方法方面研究  12
    1.2.3 沥青路面水损害防治方面研究  12-13
    1.2.4 沥青路面孔隙水压力方面研究  13-16
  1.3 存在的问题  16
  1.4 研究内容、方法和技术路线  16-17
  1.5 本章小结  17-19
第2章基本理论介绍  19-29
  2.1 多孔介质理论-Biot理论  19-21
    2.1.1 多孔介质的定义  19
    2.1.2 多孔介质理论-Biot理论  19-21
  2.2 层状弹性体系力学  21-22
  2.3 饱水沥青路面结构  22-24
  2.4 动力学基本理论  24-26
    2.4.1 结构动态响应的平衡方程  24
    2.4.2 质量矩阵和阻尼矩阵  24-25
    2.4.3 结构动态响应的平衡方程直接积分法  25-26
  2.5 Mohr-Coulomb屈服准则  26-27
  2.6 本章小结  27-29
第3章饱水沥青路面的动力响应分析  29-47
  3.1 ADINA有限元软件介绍  29-30
  3.2 饱水沥青路面结构分析模型的建立  30-33
    3.2.1 轴对称有限元分析  30
    3.2.2 边界条件  30-31
    3.2.3 荷载施加  31-32
    3.2.4 路面结构及材料参数  32-33
  3.3 动荷载作用下饱水沥青路面的响应分析  33-39
    3.3.1 饱水沥青路面孔隙水压力的时程分析  33-35
    3.3.2 饱水沥青路面竖向位移的时程分析  35-37
    3.3.3 饱水沥青路面竖向应力的时程分析  37-38
    3.3.4 饱水沥青路面水平应力的时程分析  38-39
  3.4 材料参数对饱水沥青路面动力响应的影响  39-44
    3.4.1 表面层回弹模量对饱水沥青路面动力响应的影响  40-41
    3.4.2 基层回弹模量对饱水沥青路面动力响应的影响  41-43
    3.4.3 土基回弹模量对饱水沥青路面动力响应的影响  43-44
  3.5 本章小结  44-47
第4章饱水沥青路面结构组合方案的分析  47-65
  4.1 沥青路面结构比较方案  47-53
    4.1.1 路面结构比较事例一  47-49
    4.1.2 路面结构比较事例二  49-50
    4.1.3 路面结构比较事例三  50-52
    4.1.4 路面结构比较事例四  52-53
  4.2 沥青路面结构的孔隙水压力分析  53-59
    4.2.1 路面结构比较事例一的孔隙水压力分析  53-54
    4.2.2 路面结构比较事例二的孔隙水压力分析  54-55
    4.2.3 路面结构比较事例三的孔隙水压力分析  55-56
    4.2.4 路面结构比较事例四的孔隙水压力分析  56-57
    4.2.5 路面结构的最大孔隙水压力分析  57-59
  4.3 沥青路面结构的路表最大弯沉分析  59-61
  4.4 孔隙率对路表最大弯沉的影响  61-62
  4.5 本章小结  62-65
第5章软土地基上沥青路面的动力响应分析  65-69
  5.1 基本假定  65
  5.2 软土地基上饱水沥青路面结构分析模型的建立  65-67
  5.3 动荷载作用下软土地基上饱水沥青路面的动力响应分析  67-68
    5.3.1 饱水沥青路面孔隙水压力的时程分析  67-68
    5.3.2 饱水沥青路面竖向位移的时程分析  68
  5.4 本章小结  68-69
第6章结论与展望  69-71
  6.1 全文总结  69-70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-77
攻读学位期间发表的论文  77-79
致谢  79-81
研究生履历  81-82

水和荷载耦合作用下沥青路面动力响应研究

内容摘要

全文目录

相似论文