倒装式基层沥青路面非线性分析
发布时间：2021-02-04 04:55
目前,国内高等级路面以半刚性沥青路面为主,半刚性沥青路面具有整体性好,刚度高,承载能力强等一系列优点,但是半刚性基层容易产生反射裂缝,尤其是在夏季气温较高,降雨量较大的地区,使得反射裂缝现象更加显著,为降低半刚性基层沥青路面早期破坏行为,倒装式沥青路面应运而生,其通过在半刚性基层与沥青面层之间加铺级配碎石过渡层,来抑制反射裂缝向上扩展,然而级配碎石材料为粒料材料,其回弹模量表现为应力依赖性而呈非线性行为,其强度和刚度远低于半刚性基层材料强度和刚度。论文应用无限单元考虑路面结构的实际边界,以及编写用户子程序（UMAT）考虑级配碎石的应力依赖性,建立了倒装式沥青路面模型,对倒装式沥青路面力学响应进行了分析,主要工作及取得的成果如下:（1）基于ABAQUS?分别建立了水平尺寸12r20r（r为荷载半径）,竖向尺寸30r50r的倒装式沥青路面有限元轴对称模型分析不同有限元区域对路面力学响应的影响。通过与弹性层状理论体系软件BISAR以及KENPAVE计算结果的对比,确定倒装式沥青路面轴对称有限元模型的合理尺寸;进一步建立三维有限元模型,分析轴对称模型...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D有限元模型网格俯视图
图 2-2 3D 有限元模型网格俯视图 图 2-3 3D 有限元模型网格三维图表 2-5（a） 3D 有限元模型响应随水平尺寸变化分析结构①尺寸组合 24r*50r 30r*50r 36r*50r 40r*50r KENPAVE BISAR基层层底 σt1（MPa）0.029 0.036 0.041 0.044 -0.048 0.048底基层底 σt2（MPa）0.111 0.122 0.131 0.145 -0.146 0.146路基顶部 εc4（10-6）-57.796 -57.538 -57.282 -57.130 57.05 -57.220表 2-5（b） 3D 有限元模型响应随竖向尺寸变化分析结构①尺寸组合 40r*20r 40r*30r 40r*40r 40r*50r KENPAVE BISAR基层层底 σt1（MPa）0.044 0.044 0.044 0.044 -0.048 0.048底基层底 σt20.145 0.145 0.145 0.145 -0.146 0.146
3-3 单层半无限空间无限单元-有限元模型俯视图图 3-4 单层半无限空间无限单元-有限元模型俯视图根据对集中力垂直荷载作用下的 Boussinesq 方程式积分，得在圆形均布荷载用下的竖向应力应变及竖向位移，分别按式（3-20），式（3-21）和式（3-22算荷载中心下方不同深度处的力学响应，计算结果如表 4-1 所示：32 2 1.51( )zzqa z （3-20）32 2 0.5 2 2 1.5(1 ) 2(1 )1 22 ( ) ( )zq z zE a z a z （3-21）2 2 0.52 2 0.5(1 ) 1 2( )( )qa aa z zE a z a （3-22）式中：E——杨氏模量；v——泊松比；a——计算点与荷载中心水平距离；—计算深度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]饱和多孔介质动力响应移动单元法分析[J]. 刘宝,苏谦,李婷,桂波. 岩土力学. 2017(07)
[2]动载作用下半刚性沥青路面力学响应分析[J]. 李仕华,王修山. 中外公路. 2016(05)
[3]地铁列车振动环境影响预测的薄片有限元–无限元耦合模型[J]. 马龙祥,刘维宁,刘卫丰,晏启祥. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
[4]高速移动荷载下弹性半空间饱和地基动应力响应[J]. 钱建固,周仁义,黄茂松. 工程力学. 2016(03)
[5]ABAQUS动力无限元人工边界研究[J]. 戚玉亮,大塚久哲. 岩土力学. 2014(10)
[6]倒装式基层沥青路面结构力学行为分析[J]. 陈尚江,张肖宁. 建筑材料学报. 2014(04)
[7]级配碎石基层非线性对沥青路面结构受力的影响[J]. 张敏江,李依默,周兴,于宝阳. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]三向非均布移动荷载作用下沥青路面动力响应分析[J]. 董泽蛟,谭忆秋,欧进萍. 土木工程学报. 2013(06)
[9]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)
[10]级配碎石上基层沥青路面结构力学响应分析[J]. 张敏江,王亮,周宇. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2011(01)
博士论文
[1]刚柔复合式基层沥青路面结构特征与荷载响应分析[D]. 曹明明.西南交通大学 2018
[2]长寿命沥青路面损伤行为及其结构寿命合理匹配研究[D]. 刘福明.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]级配碎石复合式基层沥青路面力学性能研究[D]. 谷小阳.长安大学 2015
[2]基于材料非线性的多轴重载下沥青路面结构响应分析[D]. 董旭鹏.东南大学 2015
[3]基层强度形成初期车辆对沥青路面结构影响研究[D]. 王兆军.天津大学 2013
[4]沥青路面结构体系的三维有限元分析[D]. 李荣联.昆明理工大学 2008
[5]半刚性基层沥青路面早期破坏结构与材料特性影响分析[D]. 吴志军.浙江大学 2007
本文编号：3017759
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D有限元模型网格俯视图
图 2-2 3D 有限元模型网格俯视图 图 2-3 3D 有限元模型网格三维图表 2-5（a） 3D 有限元模型响应随水平尺寸变化分析结构①尺寸组合 24r*50r 30r*50r 36r*50r 40r*50r KENPAVE BISAR基层层底 σt1（MPa）0.029 0.036 0.041 0.044 -0.048 0.048底基层底 σt2（MPa）0.111 0.122 0.131 0.145 -0.146 0.146路基顶部 εc4（10-6）-57.796 -57.538 -57.282 -57.130 57.05 -57.220表 2-5（b） 3D 有限元模型响应随竖向尺寸变化分析结构①尺寸组合 40r*20r 40r*30r 40r*40r 40r*50r KENPAVE BISAR基层层底 σt1（MPa）0.044 0.044 0.044 0.044 -0.048 0.048底基层底 σt20.145 0.145 0.145 0.145 -0.146 0.146
3-3 单层半无限空间无限单元-有限元模型俯视图图 3-4 单层半无限空间无限单元-有限元模型俯视图根据对集中力垂直荷载作用下的 Boussinesq 方程式积分，得在圆形均布荷载用下的竖向应力应变及竖向位移，分别按式（3-20），式（3-21）和式（3-22算荷载中心下方不同深度处的力学响应，计算结果如表 4-1 所示：32 2 1.51( )zzqa z （3-20）32 2 0.5 2 2 1.5(1 ) 2(1 )1 22 ( ) ( )zq z zE a z a z （3-21）2 2 0.52 2 0.5(1 ) 1 2( )( )qa aa z zE a z a （3-22）式中：E——杨氏模量；v——泊松比；a——计算点与荷载中心水平距离；—计算深度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]饱和多孔介质动力响应移动单元法分析[J]. 刘宝,苏谦,李婷,桂波. 岩土力学. 2017(07)
[2]动载作用下半刚性沥青路面力学响应分析[J]. 李仕华,王修山. 中外公路. 2016(05)
[3]地铁列车振动环境影响预测的薄片有限元–无限元耦合模型[J]. 马龙祥,刘维宁,刘卫丰,晏启祥. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
[4]高速移动荷载下弹性半空间饱和地基动应力响应[J]. 钱建固,周仁义,黄茂松. 工程力学. 2016(03)
[5]ABAQUS动力无限元人工边界研究[J]. 戚玉亮,大塚久哲. 岩土力学. 2014(10)
[6]倒装式基层沥青路面结构力学行为分析[J]. 陈尚江,张肖宁. 建筑材料学报. 2014(04)
[7]级配碎石基层非线性对沥青路面结构受力的影响[J]. 张敏江,李依默,周兴,于宝阳. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]三向非均布移动荷载作用下沥青路面动力响应分析[J]. 董泽蛟,谭忆秋,欧进萍. 土木工程学报. 2013(06)
[9]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)
[10]级配碎石上基层沥青路面结构力学响应分析[J]. 张敏江,王亮,周宇. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2011(01)
博士论文
[1]刚柔复合式基层沥青路面结构特征与荷载响应分析[D]. 曹明明.西南交通大学 2018
[2]长寿命沥青路面损伤行为及其结构寿命合理匹配研究[D]. 刘福明.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]级配碎石复合式基层沥青路面力学性能研究[D]. 谷小阳.长安大学 2015
[2]基于材料非线性的多轴重载下沥青路面结构响应分析[D]. 董旭鹏.东南大学 2015
[3]基层强度形成初期车辆对沥青路面结构影响研究[D]. 王兆军.天津大学 2013
[4]沥青路面结构体系的三维有限元分析[D]. 李荣联.昆明理工大学 2008
[5]半刚性基层沥青路面早期破坏结构与材料特性影响分析[D]. 吴志军.浙江大学 2007
本文编号：3017759
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