基于剪切性能的沥青路面车辙预估研究
发布时间：2020-12-25 17:47
车辙现象已成为我国沥青路面的主要病害形式,车辙的出现不仅影响行车的舒适性和安全性,同时也降低了路面的使用寿命。随着研究的深入,国内外的道路研究人员逐渐认识到单纯提高材料的性能并不能解决车辙问题,必须要从沥青路面的结构力学行为和沥青混合料的力学性能两个角度进行分析。因此,如何有效地对沥青路面的车辙现象进行控制和预测已成为当前道路领域亟待解决的问题。本文主要从理论分析和室内试验两个方面进行研究。首先采用有限元软件分析不同荷载和不同水平力下沥青层内的剪应力变化规律,分析认为轮缘附近存在较大的剪应力是导致发生剪切流动变形的一个重要因素。对规范中提出的沥青混合料层永久变形预估模型及各参数的确定方法进行分析,选用两种典型的半刚性基层沥青路面进行不同温度下的车辙预估,从预估结果来看,温度对车辙的产生有较大影响。利用汉堡车辙仪进行全厚式汉堡车辙试验,并根据车辙试验结果对预估结果的合理性进行验证,通过对比发现,两者均呈现出变形快速增长和变形稳定两个阶段。但各种工况下的车辙实测结果均大于预估结果,分析认为,永久变形预估方法在一定程度上能反映车辙的发展规律,但是预测结果不够精确。选取三种沥青混合料进行扭转剪...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１永久变形与时间曲线图??？＞
?硕士学位论文???定【５７】：??（１）假定材料为连续、均匀、各向同性的线弹性材料；??（２）在结构体中，各层水平方向无限延伸，且在无限远处，应力应变为零；垂直??方向最下层为不变形的半无限刚体；??（３）层间的结合状态可根据不同的需要设定为完全连续、完全光滑、部分黏结三??种接触状态，但在分析中假设为完全连续的层间结合状态；??（４）表面层荷载一般是轴对称荷载；??（５）?—般忽略结构体内部的体力，并假设路面结构为小变形。??模型建立选取ｘ方向为行车方向，ｙ方向为路面的宽度，ｚ轴为垂直向下方向。??ｐ＼?｜?＼?Ｔ?ｒｉＴｎ?，?ｔ?ｘ轴（行车方向）??ｈｉ?Ｅｕ／ｉｉ??—?—，??ｈｎ－＼?Ｅｎ－ｉ，ｆｉｎ－ｉ?＼??ｚ??图２．２计算图示??ＡＮＳＹＳ有限元方法分析的剪应力结果是否合理、有效，若要直接验证是非常困难??的，本研究采用间接的方式验证剪应力分析结果的有效性，选取表２．１中的路面结构Ａ，??采用ＡＮＳＹＳ有限元方法和ＢＩＳＡＲ方法对图２．２中的１、３、５、６点位（距轮隙中心的??距离分别为０，?０．５５，?１．５Ｓ，２．５Ｓ）不同深度处的剪应力大小进行比较。所用ＡＮＳＹＳ有??限分析模型采用２０结点ＳＯＬＩＤ１８６实体单元建立，模型尺寸长、宽均取６＿０〇ｍ，土基厚??度取６．００ｍ，即结构Ａ的路面厚度为６．７５ｍ，结构Ｂ的路面厚度为６．７２ｍ。边界条件设??为：路基底面全部固定，左右没有ｙ方向位移，前后两侧没有ｘ方向位移，面层表面为??自由面。三维有限元分析模型如图２．３所示。??１６??
图２．３有限元分析模型??
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑横向接地应力的沥青路面剪应力分析[J]. 张兰峰,汪海年. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]正应力条件下沥青混合料扭转剪切试验方法研究[J]. 谢军,汪健伟. 公路交通科技. 2017(07)
[3]沥青混合料汉堡车辙试验评价研究综述[J]. 张争奇,罗要飞,张苛. 材料导报. 2017(03)
[4]沥青面层的车辙等效温度[J]. 吁新华,谈至明,胡洪龙,王力. 同济大学学报(自然科学版). 2014(05)
[5]沥青路面面层温度分布规律[J]. 马正军,谈至明,钱晨. 中国公路学报. 2014(04)
[6]基于GTM法的温拌胶粉改性沥青混合料设计研究[J]. 李正中,魏如喜,宋晓燕,朱涵,马涛. 建筑材料学报. 2013(06)
[7]考虑温度场和可变荷载的沥青面层全厚式车辙试验[J]. 张倩,张尚龙,李彦伟,李鹏. 公路交通科技. 2013(10)
[8]沥青路面沥青层剪应力变化简化模型研究[J]. 许严,孙立军. 同济大学学报(自然科学版). 2012(02)
[9]全厚式沥青面层车辙控制标准探讨[J]. 关宏信,张起森,徐暘,罗增杰. 土木工程学报. 2011(09)
[10]水平移动荷载作用下沥青路面的永久变形[J]. 李凌林,黄晓明. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(03)
博士论文
[1]沥青混合料高温稳定性评价指标和级配设计方法研究[D]. 杜顺成.长安大学 2007
[2]沥青混合料路用性能预测模型的研究[D]. 李静.长安大学 2004
硕士论文
[1]沥青混合料剪切试验方法对比与分析[D]. 杨海泉.长沙理工大学 2017
[2]基于应变能理论的沥青路面结构抗剪分析[D]. 王瑞金.湖南大学 2016
[3]高温下沥青混合料剪切疲劳试验研究[D]. 黄林.长沙理工大学 2014
[4]沥青路面车辙预估模型的研究[D]. 付元坤.长安大学 2009
[5]沥青混合料剪切性能试验方法研究[D]. 黄拓.长沙理工大学 2009
本文编号：2938117
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１永久变形与时间曲线图??？＞
?硕士学位论文???定【５７】：??（１）假定材料为连续、均匀、各向同性的线弹性材料；??（２）在结构体中，各层水平方向无限延伸，且在无限远处，应力应变为零；垂直??方向最下层为不变形的半无限刚体；??（３）层间的结合状态可根据不同的需要设定为完全连续、完全光滑、部分黏结三??种接触状态，但在分析中假设为完全连续的层间结合状态；??（４）表面层荷载一般是轴对称荷载；??（５）?—般忽略结构体内部的体力，并假设路面结构为小变形。??模型建立选取ｘ方向为行车方向，ｙ方向为路面的宽度，ｚ轴为垂直向下方向。??ｐ＼?｜?＼?Ｔ?ｒｉＴｎ?，?ｔ?ｘ轴（行车方向）??ｈｉ?Ｅｕ／ｉｉ??—?—，??ｈｎ－＼?Ｅｎ－ｉ，ｆｉｎ－ｉ?＼??ｚ??图２．２计算图示??ＡＮＳＹＳ有限元方法分析的剪应力结果是否合理、有效，若要直接验证是非常困难??的，本研究采用间接的方式验证剪应力分析结果的有效性，选取表２．１中的路面结构Ａ，??采用ＡＮＳＹＳ有限元方法和ＢＩＳＡＲ方法对图２．２中的１、３、５、６点位（距轮隙中心的??距离分别为０，?０．５５，?１．５Ｓ，２．５Ｓ）不同深度处的剪应力大小进行比较。所用ＡＮＳＹＳ有??限分析模型采用２０结点ＳＯＬＩＤ１８６实体单元建立，模型尺寸长、宽均取６＿０〇ｍ，土基厚??度取６．００ｍ，即结构Ａ的路面厚度为６．７５ｍ，结构Ｂ的路面厚度为６．７２ｍ。边界条件设??为：路基底面全部固定，左右没有ｙ方向位移，前后两侧没有ｘ方向位移，面层表面为??自由面。三维有限元分析模型如图２．３所示。??１６??
图２．３有限元分析模型??
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑横向接地应力的沥青路面剪应力分析[J]. 张兰峰,汪海年. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]正应力条件下沥青混合料扭转剪切试验方法研究[J]. 谢军,汪健伟. 公路交通科技. 2017(07)
[3]沥青混合料汉堡车辙试验评价研究综述[J]. 张争奇,罗要飞,张苛. 材料导报. 2017(03)
[4]沥青面层的车辙等效温度[J]. 吁新华,谈至明,胡洪龙,王力. 同济大学学报(自然科学版). 2014(05)
[5]沥青路面面层温度分布规律[J]. 马正军,谈至明,钱晨. 中国公路学报. 2014(04)
[6]基于GTM法的温拌胶粉改性沥青混合料设计研究[J]. 李正中,魏如喜,宋晓燕,朱涵,马涛. 建筑材料学报. 2013(06)
[7]考虑温度场和可变荷载的沥青面层全厚式车辙试验[J]. 张倩,张尚龙,李彦伟,李鹏. 公路交通科技. 2013(10)
[8]沥青路面沥青层剪应力变化简化模型研究[J]. 许严,孙立军. 同济大学学报(自然科学版). 2012(02)
[9]全厚式沥青面层车辙控制标准探讨[J]. 关宏信,张起森,徐暘,罗增杰. 土木工程学报. 2011(09)
[10]水平移动荷载作用下沥青路面的永久变形[J]. 李凌林,黄晓明. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(03)
博士论文
[1]沥青混合料高温稳定性评价指标和级配设计方法研究[D]. 杜顺成.长安大学 2007
[2]沥青混合料路用性能预测模型的研究[D]. 李静.长安大学 2004
硕士论文
[1]沥青混合料剪切试验方法对比与分析[D]. 杨海泉.长沙理工大学 2017
[2]基于应变能理论的沥青路面结构抗剪分析[D]. 王瑞金.湖南大学 2016
[3]高温下沥青混合料剪切疲劳试验研究[D]. 黄林.长沙理工大学 2014
[4]沥青路面车辙预估模型的研究[D]. 付元坤.长安大学 2009
[5]沥青混合料剪切性能试验方法研究[D]. 黄拓.长沙理工大学 2009
本文编号：2938117
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