当前位置:主页 > 科技论文 > 路桥论文 >

轮载作用下高寒地区沥青路面结构力学响应及损伤分析

发布时间:2018-12-30 22:24
【摘要】:高寒地区在我国分布广泛,具有高海拔、低气温、大温差、多日照、强辐射的气候特征,自然条件恶劣,同时己建成投入运营的高寒地区沥青路面病害严重,高寒地区沥青路面结构组合设计的合理选择至关重要。既有高寒地区沥青路面结构力学响应的分析尚欠全面,多未考虑粒料及土基的非线性,亦未充分结合环境、气候特征开展轮载作用下疲劳开裂、永久变形的损伤分析。本文在国内外研究现状全面调研的基础上,利用非线性有限元法、弹性层状体系理论等,主要开展了如下工作:(1)介绍了在国际上沥青路面结构分析发展历程中占据重要地位的轴对称非线性有限元软件MichPave(MFPDS之力学分析模块),包括其本构模型、自重应力与侧向应力、边界条件、网格剖分、应力修正与收敛准则、非线性层等效回弹模量及疲劳寿命与车辙深度预估等,为后续开展高寒地区沥青路面力学响应分析奠定了基础;(2)介绍了在国际上沥青路面结构分析发展历程中占据重要地位的弹性层状体系理论软件KENLAYER(KENPAVE之柔性路面分析模块),包括多轮荷载的迭加、粘弹性分析、非线性分析和损伤分析等,从而为后续开展高寒地区沥青路面结构损伤分析奠定了基础;(3)基于半刚性、夹层式、全厚式、倒装式四种典型高寒地区沥青路面结构,考虑倒装式结构级配碎石和四种结构土基的非线性,利用MFPDS软件建立了受轮载作用的轴对称非线性有限元模型,分析了这四种结构受荷载作用下的位移、应力、应变等力学响应,横向比较了其路用性能优劣;(4)考虑沥青面层的粘弹性、级配碎石和土基的非线性及轮载的移动性,运用KENPAVE软件,建立了基于弹性层状体系理论的半刚性、夹层式、全厚式、倒装式四种沥青路面结构轮致损伤分析模型,分别从疲劳开裂和永久变形两种损伤模式出发,开展了一年春夏秋冬四个时期、一个荷载组的损伤分析,讨论了路面温度、土基春融对损伤规律的影响,明确了路面控制损伤模式及损伤程度,横向比较了四种结构的损伤规律;(5)综合力学响应和损伤分析的结果,评析了高寒地区典型沥青路面结构的适应性,提出了高寒地区适宜的沥青路面结构组合设计的相关建议。
[Abstract]:Alpine region is widely distributed in our country. It has the climatic characteristics of high altitude, low temperature, big temperature difference, many sunshine, strong radiation, bad natural conditions, and the asphalt pavement in the alpine area, which has already been built and put into operation, is seriously damaged. The reasonable choice of asphalt pavement structure combination design in cold area is very important. The analysis of the mechanical response of asphalt pavement structure in alpine area is still incomplete, and the nonlinearity of granular material and soil foundation is not considered, nor is it fully combined with the environment, so the damage analysis of fatigue cracking and permanent deformation under wheel loading is carried out by climatic characteristics. In this paper, based on the comprehensive investigation at home and abroad, the nonlinear finite element method and the theory of elastic layered system are used. The main works are as follows: (1) the mechanical analysis module of axisymmetric nonlinear finite element software MichPave (MFPDS, which plays an important role in the development of asphalt pavement structure analysis, is introduced, including its constitutive model. Self-gravity stress and lateral stress, boundary condition, mesh division, stress correction and convergence criterion, equivalent resilience modulus of nonlinear layer, fatigue life and rutting depth prediction, etc. It lays a foundation for further analysis of mechanical response of asphalt pavement in alpine area. (2) the flexible pavement analysis module of elastic layered system software KENLAYER (KENPAVE, which plays an important role in the development of asphalt pavement structure analysis, is introduced, including the superposition of multi-wheel loads and viscoelastic analysis. The nonlinear analysis and damage analysis lay a foundation for the subsequent analysis of asphalt pavement structure damage in alpine area. (3) based on four typical asphalt pavement structures in high and cold region, including semi-rigid, sandwich, full thickness and inverted type, the nonlinearity of graded crushed stone and four kinds of structure soil foundation are considered. The axisymmetric nonlinear finite element model is established by using MFPDS software. The displacement, stress, strain and other mechanical responses of the four structures under load are analyzed, and the road performance is compared. (4) considering the viscoelasticity of asphalt surface, the nonlinearity of graded macadam and soil foundation and the mobility of wheel load, a semi-rigid, sandwich and full thickness formula based on the theory of elastic layered system is established by using KENPAVE software. Based on the two damage modes of fatigue cracking and permanent deformation, the damage analysis of a load group is carried out in four periods of spring, summer, autumn and winter, and the pavement temperature is discussed. The influence of spring melting of soil foundation on the damage law, the damage mode and damage degree of pavement control are defined, and the damage laws of four structures are compared horizontally. (5) synthesizing the results of mechanical response and damage analysis, the adaptability of typical asphalt pavement structure in alpine area is evaluated, and the relevant suggestions for the suitable combination design of asphalt pavement structure in alpine area are put forward.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U416.217

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 艾长发;黄大强;高晓伟;邱延峻;;高寒地区沥青路面温度行为数值分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2017年02期

2 刘义高;吕松涛;;高寒低等级公路沥青面层结构影响分析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2016年01期

3 张春成;;高原高寒地区沥青路面裂缝原因与对策[J];国防交通工程与技术;2015年S1期

4 陶志刚;;高寒地区沥青路面病害模式及处治对策研究[J];内蒙古公路与运输;2014年04期

5 朱磊;李强;陈宁;;高原寒冷气候对沥青路面病害模式的影响分析及处治对策研究[J];湖南交通科技;2014年01期

6 周亮;凌建明;林小平;;考虑环境因素的沥青路面疲劳开裂预估模型[J];中国公路学报;2013年06期

7 杜兴无;黄晚清;曹明明;;川西高寒地区热压式沥青混合料路用性能研究[J];西南公路;2013年03期

8 石桂梅;;复合式基层沥青路面级配碎石上基层的抗剪性能[J];建筑材料学报;2011年04期

9 黄俊文;马涛;杨长卫;周新文;;交通荷载作用下风积沙路基动力响应分析[J];铁道建筑;2010年10期

10 凌建明;苏华才;谢华昌;官盛飞;;路基土动态回弹模量的试验研究[J];地下空间与工程学报;2010年05期

相关博士学位论文 前6条

1 金光来;基于扩展有限元的沥青路面疲劳开裂行为的数值研究[D];东南大学;2015年

2 王保良;车辆荷载作用下沥青路面疲劳行为研究[D];长安大学;2008年

3 艾长发;高寒地区沥青路面行为特性与设计方法研究[D];西南交通大学;2008年

4 关宏信;沥青混合料粘弹性疲劳损伤模型研究[D];中南大学;2005年

5 李静;沥青混合料路用性能预测模型的研究[D];长安大学;2004年

6 周志刚;交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D];中南大学;2003年

相关硕士学位论文 前10条

1 董旭鹏;基于材料非线性的多轴重载下沥青路面结构响应分析[D];东南大学;2015年

2 孙梦青;沥青路面结构性能预测研究[D];长安大学;2013年

3 王健;基于影响因素非线性特性的沥青路面永久变形预估研究[D];长安大学;2011年

4 李洪蛟;青藏公路路基路面不均匀变形分析与处治研究[D];长安大学;2011年

5 严恒;沥青混合料疲劳—蠕变交互作用损伤模型研究[D];重庆交通大学;2011年

6 付元坤;沥青路面车辙预估模型的研究[D];长安大学;2009年

7 陈炯;高寒地区公路沥青混合料配合比优化设计[D];西南交通大学;2007年

8 黄菲;沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估[D];东南大学;2006年

9 周勇;高寒地区道路沥青低温性能评价指标继光老化特性研究[D];长安大学;2005年

10 敖洪涛;基于承载板试验的路面柔性材料非线性参数反算[D];长沙理工大学;2004年



本文编号:2396250

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2396250.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户101fa***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com