学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

重载车辆作用下沥青路面层间力学行为研究

作　者: 郑仲浪
导　师: 吕彭民
学　校: 长安大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 三轴车四轴拖挂车动载系数沥青路面层间接触动力响应移动载荷
分类号: U416.217
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 155次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

车辆是路面承受的主要载荷,而道路因长期承受车辆载荷而出现病害和破损。随着车辆向高速重载发展,车辆对道路的振动载荷不断增大,同时沥青混凝土路面由于材料选用、施工工艺等原因路面各层间无法达到完全连续状态,道路在重载车辆作用下的应力分布规律十分复杂,本文对重载车辆作用下沥青路面层间力学行为进行研究。在高速公路运行车辆车型、载重量、胎压等特点的调查基础上,建立了三轴车辆和四轴拖挂车辆半车振动模型。利用MATLAB软件在时域内仿真了三轴车辆和四轴拖挂车辆各轮的附加动载荷和动载系数。分析了路面等级、车辆行驶速度、车辆载重量、轮胎刚度和车辆结构参数对动载系数的影响。结合车辆动力学方程,建立了车辆上坡路段行驶速度预测模型。分析了路线坡度、坡长、车辆载重量及换挡速度的选择等因素对车辆行驶速度的影响。利用课题组相关人员开发的适合路面施工现场检测用的剪切仪,对路面结构层间粘结性能进行检测。得到了路面结构层间剪切强度及其变化规律。用连续、粘结两种状况模拟路面层间接触状态,并计算路面结构的应力分布规律。分析了路面结构层间不同接触状态下,路面各位置正应力、剪应力之间的分布规律和大小。层间接触状态为粘结状态时,路面结构表面的纵向拉应力和路面结构内部层间的横向拉应力值将增大。路面结构的纵向剪应力和横向剪应力的最大值出现的位置也不相同。利用路面层间接触模型分析了水平力、轮胎接地压力和温度等参数对路面结构动力响应的影响。水平力增加,轮胎接地压力的加大,会增大路面结构的弯沉、正应力和剪应力值。温度的升高,路面结构各位置的正应变和剪应变按非线性规律增大。路面是典型的粘弹性材料,可用Burgers模型模拟路面材料的粘弹特性。通过编写移动载荷子程序,建立了移动载荷作用下路面结构动态响应分析模型。分析了车辆速度对路面结构相应的影响。速度增大,各位置的正应力和剪应力值均减小。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-22
  1.1 问题的提出与工程背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-20
    1.2.1 车辆动力学研究现状  12-15
    1.2.2 路面动力响应研究现状  15-20
  1.3 研究内容与技术路线  20-22
第二章车辆对路面作用载荷特征研究  22-58
  2.1 高等级公路运输车辆发展的特点  22-26
    2.1.1 常用车辆类型调查  22-23
    2.1.2 车辆轴载调查  23-26
    2.1.3 车辆轮胎胎压调查  26
  2.2 车辆对路面动作用力研究  26-50
    2.2.1 路面不平度的模拟  27-29
    2.2.2 车辆动载荷计算模型  29-36
    2.2.3 车辆动载荷仿真分析  36-50
  2.3 长大上坡路段重载车辆车速预测模型  50-57
    2.3.1 汽车动力特性分析  50-53
    2.3.2 长大上坡路段重载车辆车速预测模型的建立  53-57
  2.4 本章小结  57-58
第三章沥青路面层间性能及其对路面力学响应影响分析  58-90
  3.1 沥青路面层间剪切性能试验研究  58-68
    3.1.1 试验研究的意义  58
    3.1.2 试验研究的原理  58-59
    3.1.3 路面结构层间剪切性能试验  59-67
    3.1.4 沥青路面层间剪切强度的影响因素分析  67-68
  3.2 不同路面层间性能对路面结构应力分布影响分析  68-88
    3.2.1 路面结构有限元模型的建立  69-74
    3.2.2 层间接触状态对路面结构结构力学响应的影响  74-88
  3.3 本章小结  88-90
第四章车辆载荷作用下沥青路面力学响应影响因素分析  90-130
  4.1 水平力对路面结构应力分布的影响  90-97
    4.1.1 对路表弯沉的影响  91
    4.1.2 对纵向正应力的影响  91-94
    4.1.3 对纵向剪应力的影响  94-96
    4.1.4 对横向正应力、横向剪应力的的影响  96-97
  4.2 车辆动载荷及超载对路面结构应力分布的影响  97-109
    4.2.1 对路表弯沉的影响  98-99
    4.2.2 对纵向正应力的影响  99-101
    4.2.3 对纵向剪应力的影响  101-104
    4.2.4 对横向正应力的影响  104-107
    4.2.5 对横向剪应力的影响  107-109
  4.3 温度对路面结构应变分布的影响  109-123
    4.3.1 温度对沥青混合料参数的影响  109-111
    4.3.2 对路表弯沉的影响  111-112
    4.3.3 对纵向正应变的影响  112-115
    4.3.4 对纵向剪应变的影响  115-118
    4.3.5 对横向正应变的影响  118-120
    4.3.6 对横向剪应变的影响  120-123
  4.4 高温、重载、大水平力综合作用下路面结构力学分布规律  123-127
    4.4.1 路表弯沉  123
    4.4.2 纵向正应力  123-124
    4.4.3 纵向剪应力  124-125
    4.4.4 横向正应力  125-126
    4.4.5 横向剪应力  126-127
  4.5 本章小结  127-130
第五章移动载荷下路面结构动态响应分析  130-151
  5.1 沥青混凝土粘弹性理论  130-133
    5.1.1 粘弹性材料本构关系  130-131
    5.1.2 常用粘弹性材料模型  131-133
  5.2 有限元动态分析理论  133
  5.3 移动载荷下粘弹性沥青路面动态模型  133-137
    5.3.1 模型尺寸和单元划分  133-134
    5.3.2 路面材料参数  134-136
    5.3.3 移动载荷的实现  136-137
  5.4 车辆行驶速度对路面结构动态响应的影响  137-145
    5.4.1 对纵向正应力的影响  137-139
    5.4.2 对纵向剪应力的影响  139-141
    5.4.3 对横向正应力的影响  141-143
    5.4.4 对横向剪应力的影响  143-145
  5.5 高温、重载、低速下沥青路面结构动力响应分析  145-150
    5.5.1 对纵向正应力的影响  146-147
    5.5.2 对纵向剪应力的影响  147-148
    5.5.3 对横向正应力的影响  148-149
    5.5.4 对横向剪应力的影响  149-150
  5.6 本章小结  150-151
结论与展望  151-157
  主要结论  151-154
  创新点  154-155
  展望  155-157
参考文献  157-170
攻读学位期间取得的研究成果  170-171
致谢  171

重载车辆作用下沥青路面层间力学行为研究

内容摘要

全文目录

相似论文