荷载与水耦合作用下沥青路面数值分析

发布时间：2024-01-26 21:09

　　从现有的研究成果来看,沥青路面内部由于行车荷载作用产生的孔隙动水压力是沥青路面结构发生水损害的一个重要诱因。就目前的情况来看,国内外对于这方面的力学研究还不够全面,研究的内容较少,尤其是对于近年来讨论与使用越来越广泛的透水沥青路面的力学计算研究。此外,对于沥青路面结构力学性能受到水的影响程度也缺乏深入的研究,而且行车荷载作用下产生的孔隙动水压力对路面结构内部已有裂缝的劈裂作用也常常被人们所忽视。基于多孔介质原理,将沥青路面材料等效成三相体系,引入比奥固结理论,借助ABAQUS软件建立了水和行车荷载共同作用下的有限元分析模型,研究了各类沥青路面结构面层材料内部动水压力的变化情况,路面排水条件、透水沥青路面形式等因素对孔隙动水压力的影响,在不同行车速度作用下沥青面层内孔隙动水压力变化的差异,及沥青路面结构力学性能受到水的影响程度。在沥青路面结构水力耦合计算结果的基础上,考虑相对于裂缝位置的对称荷载与偏荷载两种情况,及不同长度的沥青面层裂缝,分析了透水沥青路面结构在行车荷载和水力耦合条件下面层裂缝尖端附近的应力场和位移场,计算相应的张拉型和剪切型应力强度因子,并与普通沥青路面结构进行对比,最...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 路面材料渗透性能研究现状
        1.2.2 多孔介质理论研究现状
        1.2.3 路面结构孔隙水压力研究现状
    1.3 本文的研究内容及方法
第2章 基本理论与模型介绍
    2.1 弹性层状体系
    2.2 ABAQUS有限元理论基础
        2.2.1 有限元计算原理
        2.2.2 ABAQUS有限元软件介绍
        2.2.3 ABAQUS岩土工程数值分析理论基础
    2.3 多孔介质及Biot固结理论
        2.3.1 多孔介质的定义
        2.3.2 多孔介质的孔隙度和渗透率
        2.3.3 Biot固结理论
    2.4 耦合作用机理
        2.4.1 基本渗流定律
        2.4.2 渗流连续方程
        2.4.3 耦合机理
    2.5 本章小结
第3章 耦合作用下沥青路面力学性能分析
    3.1 引言
    3.2 三维有限元模型
        3.2.1 模型边界条件
        3.2.2 几何模型
        3.2.3 行车荷载模型
        3.2.4 路面结构及材料参数
    3.3 计算结果分析
        3.3.1 孔隙水压力分析
        3.3.2 竖向位移分析
        3.3.3 水平应力分析
        3.3.4 竖向应力分析
        3.3.5 剪应力分析
    3.4 透水沥青路面计算分析
        3.4.1 竖向位移分析
        3.4.2 水平应力分析
        3.4.3 竖向应力分析
        3.4.4 剪应力分析
    3.5 本章小结
第4章 透水沥青面层裂缝扩展的水压力影响分析
    4.1 引言
    4.2 断裂力学理论及计算方法
        4.2.1 裂缝类型
        4.2.2 应力强度因子
        4.2.3 裂缝尖端奇异单元
    4.3 有限元模型
        4.3.1 路面结构模型
        4.3.2 行车荷载
    4.4 计算结果分析
        4.4.1 行车荷载作用下裂缝分析
        4.4.2 水力耦合作用下裂缝分析
        4.4.3 动水压力作用下裂缝分析
        4.4.4 动水压力作用下普通沥青路面裂缝分析
    4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3885695