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模拟路面的层状结构物层底拉应变变化规律研究

作　者: 苏金巧
导　师: 胡力群
学　校: 长安大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 数据采集仪应变片弹性模量接触状态有限元
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

我国沥青路面设计,以设计弯沉值和沥青层底拉应力为路面的设计指标。根据研究,弯沉是一个综合指标,难以确切表明所控制的层次和损坏类型,在实际应用中还存在一些问题。路面破坏最直接的原因是应变过大引起。20世纪末以来国内外许多道路工作者所研究的永久性路面,以面层底部拉应变水平为控制指标之一,使路面使用年限大为提高,于是各国都在试图以层底拉应变作为道路设计控制指标。因此,对结构层底拉应变变化规律进行研究具有重要的实际意义,能够为层状结构设计特别是道路设计及道路施工提供依据。通过分析总结目前通用的解析法与数值分析法在道路结构设计中的局限性,本论文用实验模拟的方法分析层状结构层底拉应变变化情况,同时将实验结果同有限元数值计算的结果进行对比,指出两者之间的差异。本实验用数据信息采集仪器Datataker85G,采集不同条件下的层底拉应变数据。室内实验主要结论。随着荷载的增大,各层底拉应变大小顺序为：面层层底纵向拉应变>基层层底纵向拉应变>面层层底横向拉应变>基层层底横向拉应变,另外,基层横向拉应变的增大幅度相对其它的小；当面层厚度达到一定值后,厚度的继续增大对层底拉应变的影响非常小；厚度变化对层底纵向拉应变影响大,对层底横向拉应变影响小。随着荷载的增大,面层弹性模量小的,面层层底拉应变增大幅度大。由实验检测与有限元计算的对比分析表明：实验结果与有限元计算结果大体相近,但在某些方面有一定的差异,这些差异性,可能是由于有限元计算法的建模与参数选取的局限性引起的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 论文背景及意义  11-13
  1.2 研究历史和现状  13-17
    1.2.1 路面设计方法的基本评价  13
    1.2.2 shell设计法  13-14
    1.2.3 美国沥青协会(AI)沥青路面设计方法  14-15
    1.2.4 永久性沥青路面的最新发展  15-17
  1.3 本文主要研究内容及研究技术  17-19
    1.3.1 研究内容  17-18
    1.3.2 研究技术  18-19
第二章实验仪器设备与材料选择  19-26
  2.1 数据信息采集仪器选择  19
  2.2 电阻应变计选择  19-22
    2.2.1 电阻应变计选择  19-20
    2.2.2 电阻应变计种类选择  20-22
  2.3 普通橡胶板选择  22
    2.3.1 普通橡胶板特性  22
    2.3.2 普通橡胶的选择原因  22
  2.4 聚氨酯板选择  22-23
    2.4.1 聚氨酯板特性  22-23
    2.4.2 聚氨酯板选择原因  23
  2.5 挤塑板选择  23-24
    2.5.1 挤塑板特性  23
    2.5.2 挤塑板的选用原因  23-24
  2.6 泡沫塑料板选择  24
    2.6.1 泡沫板特性  24
    2.6.2 泡沫板选用原因  24
  2.7 本章小结  24-26
第三章结构层底拉应变实验方法与过程  26-37
  3.1 试件结构组合  26-28
    3.1.1 试件各层材料组合  26-27
    3.1.2 试件尺寸与厚度组合  27-28
  3.2 结构层接触条件  28
  3.3 加载条件  28-29
  3.4 电阻应变计粘贴与连接  29-33
    3.4.1 应变计粘贴工艺方法  29-31
    3.4.2 应变片路桥连接  31-33
  3.5 数据采集  33-36
    3.5.1 实验操作流程  33-34
    3.5.2 初始值与单位  34
    3.5.3 编程软件DeLogger5的操作步骤  34-36
  3.6 数据保存  36
  3.7 本章小结  36-37
第四章层底拉应变实验分析  37-60
  4.1 实验数据处理  37
  4.2 光滑接触条件静载实验结果分析  37-42
    4.2.1 不同荷载时层底拉应变分析  37-39
    4.2.2 不同面层厚度时层底拉应变分析  39-40
    4.2.3 不同面层弹性模量时层底拉应变分析  40-42
  4.3 半连续接触条件静载实验结果分析  42-47
    4.3.1 不同荷载时层底拉应变分析  42-44
    4.3.2 不同面层厚度时层底拉应变分析  44-45
    4.3.3 不同面层弹性模量时层底拉应变分析  45-47
  4.4 连续接触条件静载实验结果分析  47-52
    4.4.1 不同荷载时层底拉应变分析  47-49
    4.4.2 不同面层厚度时层底拉应变分析  49-50
    4.4.3 不同面层弹性模量时层底拉应变分析  50-52
  4.5 连续接触条件动载实验结果分析  52-58
    4.5.1 动载初始值  52-53
    4.5.2 不同动载时层底拉应变分析  53-55
    4.5.3 不同厚度时层底拉应变分析  55-57
    4.5.4 不同面层弹性模量时层底拉应变分析  57-58
  4.6 本章小结  58-60
第五章层底拉应变有限元分析  60-71
  5.1 有限元理论概述  60
  5.2 有限元法原理与分析过程  60-61
  5.3 Ansys软件介绍  61-62
  5.4 本实验有限元荷载分析及接触状态分析  62
  5.5 建立模型与参数设置  62-64
  5.6 连续接触静载条件有限元计算结果分析  64-70
    5.6.1 不同静载时层底拉应变分析  64-66
    5.6.2 不同面层厚度时层底拉应变分析  66-68
    5.6.3 不同弹性模量时层底拉应变分析  68-70
  5.7 本章小结  70-71
第六章结论与展望  71-73
  6.1 主要研究结论  71-72
  6.2 进一步研究展望  72-73
参考文献  73-76
致谢  76

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