移动荷载下粘弹性层状沥青路面动力响应模型
《Superpave沥青混合料动态黏弹性模型及约束试件温度应力试验研究》范文
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《Superpave沥青混合料动态黏弹性模型及约束试件温度应力试验研究》篇一一、引言随着交通基础设施的快速发展,沥青混合料因其良好的路用性能和耐久性,在道路建设中得到了广泛应用。
Superpave沥青混合料作为一种新型的、高性能的沥青混合料,其动态黏弹性特性及温度应力性能研究显得尤为重要。
本文旨在研究Superpave沥青混合料的动态黏弹性模型,并探讨约束试件在温度应力作用下的响应特性,为Superpave沥青混合料在实际工程中的应用提供理论依据和实验支持。
二、Superpave沥青混合料动态黏弹性模型2.1 动态黏弹性基本概念动态黏弹性是材料在周期性应力作用下的响应特性,反映了材料的黏性和弹性成分。
对于沥青混合料而言,其动态黏弹性性能直接影响到路面的耐久性和使用性能。
2.2 Superpave沥青混合料动态黏弹性模型建立通过实验手段,如动态剪切流变试验(DSR),可以获取Superpave沥青混合料的复数剪切模量和相位角等动态黏弹性参数。
基于这些参数,结合材料力学理论,可以建立Superpave沥青混合料的动态黏弹性模型。
该模型能够较好地反映Superpave沥青混合料在荷载作用下的黏弹性能。
三、约束试件温度应力试验研究3.1 试验方法与原理约束试件温度应力试验是一种模拟实际路面的温度应力环境,通过在试件上施加温度变化,观察其应力响应的试验方法。
该方法能够有效地反映Superpave沥青混合料在温度变化下的应力响应特性。
3.2 试验过程与结果分析在试验过程中,通过控制试件的温度变化,记录其应力响应数据。
通过对数据的分析,可以得出Superpave沥青混合料在温度应力作用下的变形、开裂等性能指标。
同时,结合动态黏弹性模型,可以进一步探讨温度应力对Superpave沥青混合料性能的影响机制。
四、结果与讨论4.1 动态黏弹性模型应用通过建立的动态黏弹性模型,可以预测Superpave沥青混合料在荷载作用下的黏弹性能。
层状粘弹性地基动力响应的样条半解析法
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teFln h aigw西 D舡蛸呻衄 l t Ky o
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期 第 2 卷 第 1 4 21 O1 2正 1 月
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C ieeJu l tG oel e l r I ig hr s o ma o etcmla I l " E |
Jn. 2 O a , O2
中围分类号 :U4 0 I 7 " 方面的研究。
J Y —o g , J i n 。 WAN uI l , U N 0ti3 g G F - g L A Ma .i  ̄T 2 l n
( p 巾T f 0d 蹦 1 卸 Hto R a &T ∞ , i nv i , 蚰 209 .hn T T Ui t  ̄ y 0O 2 C i s a2 s 曲 c n c R  ̄ T.n T en lg , 舶豳 喇 e竹 f o et g ohooy丑  ̄ i 】 ne y I i1 3 v  ̄t
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移动载荷下粘弹性道路瞬态响应解析解
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第4 第 期 2卷 6
2 0 年 1 月 07 2
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数
学
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V 12 o 6 o 4 . . N
De .2 0 c 07
CHI NES OURNAL EJ OF ENGI EERI N NG ATHEM ATI M CS
分类号: AM S20) 5 9 ( 0 3D 9 0
中图分类号: 9 O2
文献标识码: A
1 引 言
关 丁移 动 载荷 下 路 面动 力 响应 的 研 究一 肓 得 到力 学 界和 道 路 设计 研 究 人员 的重视 ,早 在 1 2 年 ,Ti se k 96 mo h n o就 研究 了运 动点 源作 用下 梁 的振 动l ,弹性 地基上 的无 限长 梁 ,有 1 』
04 + C8 05 y y
m + E
+ c Oy
+
=
,
() 1 为梁 的材 料应
其 中 Y= yxt (,)为梁 的挠度 ,EI为梁 的抗弯 刚度 ,m 为梁单位 长度质量 , 变 阻尼 系数 , 为梁 的抗弯模量 ,C 为地基 的弹性模量 ,
上作用的运动载荷。方程 的初始条件和边界条件分别为
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1 0 05
工
程
数
学
学
报
第2 卷 4
F( J ) x t
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串串串串串串
图 l 问题 的 物 理 模 型 :
图1 为该 问题的物 理模型 ,根据弹性理论和 D’ e et原理,以挠度表示 的控制方程为 Al mb r
为地基 的阻尼系数 ,F(,)为梁 xt
() = I= I g 。 ,: 。 t :, 。
FWD荷载下的多层弹性体系沥青路面动力响应
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图 2 无 限 元 局 部 单 元 坐 标
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5 O
交通与计算机
20 0 6年第 3期 第 2 4卷 总 10期 3
位移 变换 式为
在 =12的特例 中 , 种方 法就 是 纽马 克“ / 这 卢 一 14 法 , 时它 也 等价 于一 阶偏 导 率 相 关 问题 /” 同
中的克拉 克一 可尔 森法 。 尼 1 5 程序 实 现 . 对 于科 学数值 计算 而言 , ota F rrn是较 为理想
f ;∑
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、
‘
f 12 34 5 ( ) ; ,, ,, 3
{ 一 Rw ,
式 中 : W U, 为各 节 点的位 移值 ; 采 用 8节点 等 参 元上对 应 点 的位 移 函数 。
在 给 出 无 限元 的坐 标 和位 移 变 换 后 , 可 以 就
的一 门语 言 。 从有 限元 前处 理到 动力方 程求解 , 本 文 均 编 制 了 相 应 的 子 程 序 。 在 C MP O AQ VIUAL ORT S F RAN 环 境 下 采 用 F rrn 0编 ot 9 a 程, 最大 优 点是 可 以建立 一 个 包 含子 程 序 本 身 的
在公路 检测 中, 落锤弯沉仪 ( ln e h f l gw i t ai g
dfco trF D) eetmee,W 可根 据 弯沉 盆 反算路 面 结构 各 层 的模 量 , 究 路 面材 料 在使 用 过 程 中的 性能 研 变化 , 公路补 强设 计提供 重要 参数 。 目前 , 为 公路 反算 程 序 多 以静 载 下 的弹性 层 状 体 系理论 为 主 ,
沥青路面粘弹性有限元模拟方法
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沥青路面粘弹性有限元模拟方法
徐磊;赵岩荆
【期刊名称】《北方交通》
【年(卷),期】2010(000)006
【摘要】基于蠕变试验,测定沥青混合料的蠕变曲线,通过数学方法求得松弛模量曲线,并通过非线性拟合方法求得有限元软件ABAQUS中用于描述沥青混合料粘弹性性质的prony级数,通过对路面模型进行摄动分析,结合粘弹性材料时温等效性质,建立路面有限元动态分析模型,从而为研究移动荷载与温度荷载作用下,沥青混凝土路面的粘弹性力学响应分析提供了方法和基础.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】徐磊;赵岩荆
【作者单位】辽宁省交通科学研究院,沈阳,110015;东南大学,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】U416.217
【相关文献】
1.沥青路面结构的粘弹性有限元方法 [J], 关宏信;郑健龙
2.微孔聚氨酯粘弹性材料动态力学性能的有限元模拟 [J], 陈吉平;白晓鹏;丁智平;唐先贺;黄友剑;穆龙海
3.沥青混合料粘弹性行为ABAQUS有限元模拟 [J], 范安俊;黄晓明;彭彬
4.围岩粘弹性模型有限元模拟分析 [J], 李德海;王东攀;高保彬
5.沥青路面车辙预测的粘弹性分析方法 [J], 封基良;许爱华;席晓波
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移动荷载作用下轨道路基动力响应分析
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到轨道 结 构传来 的垂 向面力 。
析 [ 。S egX考 虑 了轨 道 结 构 与路 基 的耦 合 作 5 hn ]
用 ,研究 了静 止 的谐 振荷 载 与移动谐 振 荷载作 用下
路基的动力 响应[ ] 6 。彭 波 、谢 伟 平 推 导 了 基 于
Gre e n函数法 的半 无 限地 基及 成层地 基 的 响应 函数
() 2
6 2 暑 a( +三B/2忌 1 )c( 2三 x 薹 )X~ -/ 一 \ 彳 )iw / cw ar ( 1 ( ( 门U ) :a (三} 1 s) 二 二 ̄ B 三 x +\ ) X 2 一 一c a 1 o 三 。 一 W) f
来 越 明 显 ,其 “ 长 ” 随荷 载速 度 的增 大而 减 小 。 波
关键词 :路基变形 ;移动荷载 ;粘 弹性半空 间体 ;轨道一路基 系统 ;稳 态动力 响应
中图 分 类 号 :U2 1 源自 1 . 文 献 标 识 码 :A
随着高 速铁路 的发 展 ,轨道路 基 的动力 响应越 来 越受 到重 视 。高速 列车荷 载作 用下 ,路基 面 的弹 性变形 是制 约列 车速 度 的重 要 因素之 一 。对 移 动荷 载作 用 下 路 基 的 变 形 研 究 始 于 2 0世 纪 6 0年代 。 轨道 一路 基 分 析 模 型见 图 1 。钢 轨 为 无 限 E] 。
深 度 、观 测 点 距 离 等 参 数 的 影 响 效 果 进 行 了 分
只考虑其垂 向刚度 。由道碴传递 到路基表面 的荷载 分 布 为矩 形 均 布 荷 载 ,面 积 为 nXb ,路 基
e,
视为 半无 限 大 空 间体 ,其 材 料 参 数 为 :弹 性 模 量
移动荷载作用下Winkler地基的沥青路面动力响应
![移动荷载作用下Winkler地基的沥青路面动力响应](https://img.taocdn.com/s3/m/6165255bf01dc281e53af0c2.png)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 路面计算 力学模 型
为模 拟车辆荷载作 用下路面的动力响应 , 将
收稿 日期:20 —l0. 090 一6 宁 波 大学 学报 ( 工版 )网址 : t :3 b b . u n 理 ht / x . ue . p/ n d c 基 金项 目:浙 江 省 自然 科学 基金 ( 0 67); 江 省科 技计 划项 目 ( 0 8 3 00). Y173 浙 2 0C 13 第 一作 者:刘 干斌 ( 9 6 ), , 西 吉安 人 , 士眉0 17 一 男 江 博 教授 ,主要 研究 方 向 : 基路 面工 程 . — i l g 7@ 13 o 路 Emal i b 6 6 r :u cn
在研 究不平整度对路面动 力响应 影响时, 将位移
函数和 荷 载取 近 似模式 ,展 开为 正 弦级 数 . m 等 Ki
换得到数值结果以分析荷载速度 、 粘弹性地基阻尼 及双轮问距对路面竖向位移 、弯矩的影响.
人l 究了前后双轮变幅值荷载条件下, n l 粘 Wi e kr 弹性地基上无 限大板 的动力响应. 周华飞等人 采 j
( 式和( 式可得到路面动力响应的控制方程为: 1 ) 2 )
载大小为 qe o ,长 2 宽 2 ,以速度 c x方 厶, 沿 z 向运动 [ 考虑双轮荷载工 况条件下, 4 】 . 荷载 的大小
相等. 地基模型采用粘弹性 Wi l 模型, ne kr 路面的 竖向位移为 ( x, . , f z)
第2 3卷第 2 期 21 0 0年 4月
宁 波 大 学 学 报 (理 工 版 )
沥青混合料的动荷载响应特征及沥青路面黏弹性力学研究
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沥青混合料的动荷载响应特征及沥青路面黏弹性力学研究于涛
【期刊名称】《浙江水利水电学院学报》
【年(卷),期】2024(36)1
【摘要】依托北京东六环改造项目的沥青路面工程,运用室内试验的方法,研究沥青混合料持续受到车辆活荷载作用的动力响应特征,以及受到车辆荷载与各种自然因素耦合作用的黏弹性力学变化规律。
研究结果表明,沥青混合料的累积应变动力响应经历了2个阶段:在第Ⅰ阶段,沥青混合料的累积应变动力响应表现为逐步增加;在第Ⅱ阶段,沥青混合料累积应变量整体无明显变化,沥青混合料的应力受车辆循环动荷载的影响无明显变化。
当荷载加载频率逐渐增加时,沥青混合料动态模量也呈对数上升的趋势,随着温度的升高,沥青混合料的动态模量也会逐渐降低,且降低幅度逐渐减小;混合料相位角在荷载加载频率小于等于10 Hz时呈对数增加的趋势,在加载频率大于10 Hz时呈线性降低的趋势,随着温度的增加,沥青混合料相位角不断减小,减小的幅度不断降低。
【总页数】5页(P70-74)
【作者】于涛
【作者单位】中铁十八局集团第五工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U414.75
【相关文献】
1.沥青路面车辆动载响应黏弹/弹性分析与试验研究
2.动荷载作用下纤维沥青路面的黏弹性响应
3.钢桥面沥青混合料铺装体系黏弹性力学响应分析
4.沥青混合料黏弹性数值转换与路面结构力学响应计算
5.胶粉改性沥青混合料动荷载力学响应分析
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移动非均布荷载作用下的沥青路面动力响应分析
![移动非均布荷载作用下的沥青路面动力响应分析](https://img.taocdn.com/s3/m/a541fadb80eb6294dd886c59.png)
函数。 对于小阻尼结构 , 单元 的小 阻尼矩阵采用瑞利阻尼假设 ,
ve tc la d rci tn e il ha i r O nay i h na i ria n f t i on a g nta be v o ,t a lss e dy m c t rs ns o ap l pa m e u epo e f s hat ve nt nde d fee o hce oa s r i r nt f ve il l d w he h e ce si nioT m ot n t e v hil i n u f In i on.Th r s t ndc t h t e eul i iae t a s t m a i u l ngt di l e ie te s s n t it r e it he xm m o i u na tns sr s i l i he n e m da e sc in h u —bae he m a m um ongt i lc m pr si e to oft e s b s ,t xi l i na o ud esve sr s i i he sph t ve e s ra e O vel a sg fc ty tes s n t a a pa m nt u fc . l ro d ini a l i n
i r ae t e lyes o tes nc es d a r fsrs,w h c c ee ae e detuc o o h i h a c lrt d t sr t n f h i t a e e tucur . he p v m ntsr t e Ke or :aph l a e e t in t ee e ;m o i g oa yw s d s at p v m n ;f ie lm nt v n l d;
不同速度下制动沥青路面结构动力响应研究
![不同速度下制动沥青路面结构动力响应研究](https://img.taocdn.com/s3/m/e3a10dc4ad51f01dc281f1e0.png)
1 轮 胎 及 沥 青 路 面 结 构 有 限 元模 型 的 构 建
1 . 1 轮 胎模 型 的建 立
以子 午线 轮胎 8 R1 7作为 原型 , 采用 S o l i d Wo r k s 建 立轮胎 及 道路结 构模 型 。 轮胎 宽度 为 2 0 5咖 、 轮辋 直
径为 4 3 2 mm、 汽车后 轮 轮距 为 1 . 6 m。胎 面及轮 辋采 用线 弹性 材料 , 采用 阻 尼 弹簧模 拟胎 面 。为 了对 轮胎充
6 2
华 东 交 通 大 学 学 报
2 0 1 7年
1 . 2 沥 青路 面结构 模 型 的建 立
路 面结 构 各层 考虑其 粘 弹性 , 采用 D r u c k e r P r a g e r 模 型[ 9 ] 。 路 面宽 度 为 4 . 5 m、 长5 m、 边坡 坡 度为 0 . 5 、 高 2 . 3 5 m。由 《 公 路 沥青路 面设 计 规范 》( J T G D S 0 — 2 0 0 6 ) , 选 取 路面各 层参 数 , 见表 2 。
关键词 : 路 面结构 ; 动 力响 应 ; 制动 ; L S — D Y N A; 速 度 中圈 分 类 号 : U 4 9 1 . 1 文 献标 志码 : A
在交叉 口 、 收 费站 等路段 , 由于交 通量 大 、 汽车 频繁 制动 、 启动, 路 面 车辙 、 拥包 等早 期 病 害时有 发 生 。 汽 车 以不 同速 度 、 轴 载在 沥 青路 面频 繁 制 动是 路 面结 构 早期 破 坏 的重 要原 因[ 4 1 ; 因此 , 研究 不 同速 度 制动 时
构 动 力 响应 的影 响规 律 。 研 究 结 果表 明 : 制动过程 中, 车辆 荷 栽 主 要 作 用在 沥 青 路 面 面层 , 其 中 中面 层 受 到 的 水 平力 、 垂 直 力最
行车荷载作用下沥青路面动力学模型的构建方法
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Abs t r a c t : Ba s e d o n t h e a n a l y s i s o f t h e d i s a d v a n t a g e s o f t h e d e c o u p l i n g a n a l y s i s me t h o d a p pl i e d t o p a v e me n t
在行车荷载作用下 , 沥青混 凝土路 面内部将 产生横 向和纵 向振动 . 这种路面振动产 生的机械能是一 种能源集 中、 易 于 采集 的 能量 , 是 一 种 类 似 太 阳能 、 热能 、 风能等环境能的绿色能源 . 以色 Y  ̄ I n n o wa t t e c h 公 司研 制 出 的 路 面 压 电俘 能 系 ” , 可 用 于 收 集 由于 重 量 、 运动 、 振动和温度等在公路 、 铁 道 和 机 场 跑 道
道较少 .
为 使 压 电俘 能 系 统 能 够 最 大 效 率 地 俘 获 路 面 振 动 能 , 需 要 首 先 搞 清 楚 路 面 在 行 车 荷 载 作 用 下 的 动 力学特性 , 以便 确 定 压 电俘 能 系统 的 埋 设 深 度 、 工作模 式和振子及器件结构形 式 . 构 建 合理 的 能 反 映 实 际情 况 的 车一 路 耦 合 动 力 学 有 限 元 模 型 是上 述 问题 的 关键 . 国 内外 研 究 者 对 行 车 荷 载作 用 下 路 面 的 动 力 响 应 展 开 了 大 量 的研 究 . F r y b a 【 2 对 动 力 荷 载 作 用 下 梁 的反 应进 行 了 比较 深 入 地 探讨 , 为解 决 相 关 实 际 问题 奠 定 了基 础 ; 刘 大维等口 分 析 了移 动 荷 载 作 用 下 路 面各 结 构 层 中应 力 、 应变 的分布规律 , 探 讨 了 行
行车荷载作用下沥青路面的动粘弹性分析
![行车荷载作用下沥青路面的动粘弹性分析](https://img.taocdn.com/s3/m/fe4c2f08de80d4d8d15a4f23.png)
表 2 面 层 材 料 的 广 义 Mawe 模 型 的 模 型 参数 … x l l
E1 6 59. 9 1 4 5 00 31 0 42 3 T 1 51 0 4 0
1 41 2 0 0
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( a 为 MP )
N
型, 模拟 F WD作 用 于沥青 路 面表 面 , 析 了荷 载 分
大 小、 载 时 间 等 因 素对 路 表 弯 沉 的 影 响; 加 Z glu 和 Wht- 考 虑 了路 面 沥青 材 料 的粘 弹 aho l i 3 e
属性 , 进行 了敏感 性分析 。但是 , 些文献 中施 并 这
DP模 型 中 , 聚 力 C=7 . P , 擦 角 = — 粘 5 4 ka 摩 1.。 12 。对 沥青 路面 材 料 , 采用 广 义 Mawl模 型 xe l
来 描述 沥青混 合 料 的松 弛性 能 。对 于 Ⅳ个 M x a—
w l体 并 联 组 成 的 广 义 模 型 , 应 力 松 弛 模 量 el 其
3 1 2. 2
9 86 4
.
E5 4 4 18
5
116 9 .
7 0 57
1 3 7 61 " 6
作 者简 介 :朱 东 辉 ( 93一 ) 男 , 南 人 , 16 , 河 教授 级 高工 , 究 方 向 为 道路 桥 梁 工 程 建 设 与 管理 ( m i zh9 3 13 c m) 研 E al d 16 @ 6 o :
朱东辉
( 平顶 山市 公 路 管 理 局 , 南 河 平 顶 山 4 70 ) 60 0
摘
要 : 车荷载作用下的沥青路面响应对沥青路面 的设计 和维护具有重要 的参 考意义。本文利用有 限元 方 行
移动荷载作用下路面结构的动力响应
![移动荷载作用下路面结构的动力响应](https://img.taocdn.com/s3/m/592f7f36b6360b4c2e3f5727a5e9856a57122652.png)
移动荷载作用下路面结构的动力响应移动荷载作用下路面结构的动力响应摘要现实情况中车辆总是以一定速度行驶在路面上的,因此研究沥青路面在车辆移动荷载作用下的动态响应是掌握路面结构行为的必要条件。
建立刚性基层沥青路面的三维有限元模型,分析移动荷载作用下路面结构的动力响应。
分析得出了荷载正下方不同深度处节点竖向剪应力he各结构层底弯拉应力的时间历程曲线。
结果表明,在移动荷载作用下,路面结构的动力响应具有明显的波动性质,与静荷载作用有明显区别。
绪论目前国内现有的道路设计方法通常将车辆荷载简化为双圆均布荷载静荷载,以双轮单轴BZZ-100(100kN)为标准轴载,以设计弯沉值作为路面整体刚度的控制指标,对沥青混凝土面层和基层、底基层进行层底弯拉应力的验算[1],经过大量的使用实验证明,现有规范设计模型具有很大的局限性。
这是因为现实中车辆都是以一定的速度行驶在路面上,属于是移动荷载,路面结构在移动荷载作用下的力学响应与静力响应明显不同。
因此研究移动荷载作用下路面结构的动力响应更具有实际意义。
大量国内外学者对弹性层状体系在动荷载作用下的力学响应作了理论研究。
Siddharthan[2][3]结合弹性力学原理,建立层状体系动力学模型,研究了材料粘弹性对路面结构动力响应的影响。
Lv[4]采用Green函数、Laplace 积分变换和Fourier变换等方法求解出Kevlin地基上的无限大板在移动荷载作用下动态响应的数值求解。
钟阳、孙林[5]等利用Laplace-Hankel联合积分变换和传递矩阵相结合的方法推导出了轴对称半空间层状弹性体系动态反应的理论解,为进行路面结构的动态反应分析和路面材料参数的动态反算提供了一种行之有效的方法。
董泽蛟、曹丽萍[6]等采用ADINA建立了移动荷载作用下多层线弹性的三维沥青路面有限元分析模型,模拟分析了移动荷载作用下路面结构的三向应变动力响应。
鉴于理论解都涉及到较复杂的积分变换和无穷积分,最终只能采用数值方法求解。
车辆动荷载作用下路面结构动响应分析最后祥解
![车辆动荷载作用下路面结构动响应分析最后祥解](https://img.taocdn.com/s3/m/b15f0a6b9e314332396893ce.png)
载重对沥青路面结构动力响应影响分析
1、载重对竖向位移响应影响
对于沥青路面层同一深度,载重的增加与沥青路面竖向位 移的增加呈正比例关系。
竖向位移随载重变化曲线
2、载重对垂直动应力的影响
垂直动应力随载重的变化曲线
沥青路面层4cm处垂直动应力随超载率的变化曲线
3、载重对动应变的影响
弹性应变和塑性应变是组成动应变的最主要的两个部分, 不同轮载作用,动应变将随之发生变化。由图可知,路面路 基的应变,随着荷载的增加,都在增加。
研究现状
现有的沥青路面结构设计理论中,通常采用 静态加载模式设计路面各结构层厚度。这种方法 适用于车速较低、车载较小的情况,但随着汽车 工业的快速发展,车辆的速度越来越快,重型汽 车也越来越多,因此研究行驶的车辆对路面产生 动荷载作用下路面结构的力学响应具有重要的理 论意义和潜在的应用前景。
路面平整度Leabharlann 连续式平整度仪3、单向位移累积值VBI
单向位移累积值VBI是车辆在路面上行驶时后轴与车厢之 间的单向位移累积的总和与行驶的路面总长度之比,测试车 辆在路面上行驶时与路面相互作用产生振动,引起车厢和车 轴的相对位移,这样就可以通过感应器测量出汽车在行驶一 段距离后相对位移的总和,进而得出VBI值,单位cm/km。
垂直动应力σz沿横向距离的变化规律
2、沥青路面各层动态响应的水平动应力
水平动应力时程曲线图
荷载作用下,沥青路面 响应主要有压应力和拉应 力,而且是交替变化着。 路面层产生压应力,在路 面层顶部有最大压应力, 而后随深度增加从上往下 逐渐减小,到达底基层时, 压应力趋于零,拉应力慢 慢增大,在基层与底基层 结合部拉应力达到较大值, 到达底基层底部时拉应力 最大。
(4)沥青路面结构处于三向受压状态,产生破坏主要原因是 层间存在大量的剪应力;沥青路面结构层底拉应力是引起疲劳 破坏的最主要因素,且最大水平和横向拉应力均发生在底基层 底部,因此,路面结构的疲劳破坏将沿着路面结构深度从底基
FWD荷载作用下沥青路面动力响应及反演研究的开题报告
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FWD荷载作用下沥青路面动力响应及反演研究的开题报告开题报告题目:FWD荷载作用下沥青路面动力响应及反演研究研究背景:随着交通工具的不断发展和道路交通网络的不断完善,沥青路面已成为我国最主要的道路工程材料之一。
然而,沥青路面在使用过程中,受到来自车辆荷载、气象变化和路域因素等的多种影响,易出现裂缝、龟裂、松散、翻边、坑洼、碎屑等缺陷,从而影响道路的使用寿命和行车安全。
因此,对沥青路面的动力响应及反演进行研究,具有重要意义。
研究目的:本研究旨在通过分析FWD荷载作用下沥青路面的动力响应规律,探究反演方法,提高沥青路面的设计、施工和养护水平,从而延长沥青路面的使用寿命,提高行车安全。
研究方法:1. 现场实测法:采用FWD(落锤振荡式动态蓄能反演仪)进行实测,测出沥青路面在FWD荷载下的加速度、速度、位移等参数,分析不同荷载下路面的反弹模数、动力响应谱等指标,并将实测数据进行处理和分析。
2. 数值计算法:使用有限元软件(如ANSYS)建立沥青路面有限元模型,分析不同荷载下沥青路面的动力响应特性和反弹模数变化规律,并对模型进行参数敏感性分析。
研究内容:1. 分析FWD荷载作用下沥青路面的动力响应规律;2. 探索沥青路面的反演方法;3. 建立沥青路面有限元模型,分析不同荷载下沥青路面的动力响应特性和反弹模数变化规律;4. 对沥青路面的设计、施工和养护提出相关建议。
研究意义:1. 提高沥青路面的使用寿命,降低沥青路面的破损和损坏;2. 提高行车安全,减少事故发生概率;3. 推动沥青路面的设计、施工和养护水平的提高;4. 为路面工程的设计和质量控制提供依据。
研究计划:第一年:1. 收集相关文献资料,学习沥青路面动力响应方面的基本理论;2. 进行实地调研,选择样本路段并进行FWD实测;3. 将实测数据进行处理和分析,制定本研究的具体研究内容和计划。
第二年:1. 建立沥青路面有限元模型,进行计算分析;2. 探索沥青路面的反演方法;3. 对计算结果和实测数据进行比对,分析沥青路面的动力响应规律。
移动荷载作用下半刚性基层沥青路面动力响应
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由于本文计算是基于弹性层状体 系 , 以沿轮迹 带内各点的 所
变 化情 况大致相 同 , 选取轮迹带重点进行 考察 。从 图 3可 以看 出 当车辆驶 近计算点时 , 路面弯沉逐渐减小 , 驶离计算点时 , 路面弯
由图 5可见 , 当车速为 1 0k n , 0 mA 时 路基 顶面压应变 已达到 1 1 0 一。美 国各州公 路工作 者协会 ( A HO) 7 ×1 e A S 通过 环道试 验 调查 了路 面车辙破坏情况 , 大量环 道试验车辙破 坏情况调查结 对 果表明 , 面车辙 主要 是 由结构组 合层 的厚度 减小所 引起 的 , 路 车 辙深度 的 3 %发生在面层 ,4 2 l %发生在基层 ,5 4 %发生在底基 层 , 9 %发生在路 基。虽然 每次荷载作 用产生 的永久应 变量很小 , 但 沉 逐渐恢 复 , 这同弹性层状体系的假设是吻合的。
第3 6卷 第 1 5期 20 1 0 年 5 月
山 西 建 筑
S HANXI ARCHI ’ 兀 『 1E RI
V0 . 6 No 1 13 . 5
Ma . 2 1 y 00
・2 81 ・
文 章 编号 :0 96 2 (0 0 1—2 10 1 0 —8 5 2 1 )50 8—2
对于 阻尼 的考虑 , 文采 用 瑞 利阻 尼 法 , [ = [ ] 本 即 c] M + [ , 中, K]其 瑞利系数 a和 卢分别为与结构 固有频率 和阻尼 比有 关的 比例 常数 , 实际中常采用经验公 式确定 。
口
2 W1  ̄e w
C I O1 1 _
; ; = —— ■ 一 2。 C 。 O + (J ’ £2 2 (J 十 c1
4 0 0O 0 3 0 00 0
移动荷载作用下沥青加铺层结构动力响应分析
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1 0
广 西 工学 院学 报
0 0
第 1 7卷
一 一 " 导辎 重 』 ]
K h 荷 载作 用 的时 间分 别 为 0 0 7S 0 0 9S和 0 0 6S, m/ . . 1 、 . 0 . 0 计算 时 间总 长度 为 1s .进行 动力 分 析 时采 用 完整 的 系统矩 阵计算 瞬 态响应  ̄l求解 法 , ul 瞬态 动荷 载激励 采用 矩形 波方 式进 行计 算 。 行动 力响 应分析 时 进
J n. 0 6 u e 2 0
1 0 ・ 4 0 ( 0 6 0 — 0 90 0 46 1 2 0 ) 20 0— 4
移 动 荷 载 作 用 下 沥 青 加铺 层 结构 动 力响 应分 析
杨 斌 陈拴 发。 王秉 纲。 , ,
(.广 西 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院 , 1 广西 南 宁 50 0 ; 3 0 4 2 .长 安 大 学 特 殊 地 区公 路 工 程 教 育 部 重 点 实 验 室 , 西 西 安 7 0 6 ) 陕 1 0 4
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第 1 卷 第 2期 7 20 0 6年 6月
文章编号
广 西 工 学 院 学 报 J OUR NAL OF GUA NGX l UNI R I F TE H VE S TY O C NOL Y oG
Vo1 7 N o. .I 2
速较低 的情 况下基 本 上是合 理 的 。然 而 , 明显 的运 动荷 载作用 下 , 在 静力荷 载模 式与 车辆行 驶过 程 中对 路 面
的实 际作用 之 间的差 异很 大 。 目前对 道路结 构 动力学 的研 究主要 有 两种方 法 : 一为解 析法 , 为有限元 法 。 二 解
多轴移动荷载作用下长大上坡沥青路面动力响应研究
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关键 词 : 道路工程 ; 沥青路 面 ; 移动荷载 ; 长大上坡 ; 动 力响应
中 图分 类 号 : U 4 1 6 . 2 1 7 文献标识码 : B 文章编号 : 1 6 7 3— 6 0 5 2 ( 2 0 1 3 ) 0 4—0 0 1 9— 多轴 重 载 车 辆 显著 增
运 营进 一步 检验 。
B r i e f An a l y s i s o n Ap p l i c a t i o n o f Ru b b e r As p h a l t C o n c r e t e i n L i a o k a i E x p r e s s w a y
下的长大上坡 沥青路 面动力学模 型 , 深入分 析 了四轴 车作 用下长 大上坡 沥青路 面 的动力 响应规律 。研 究结果表 明: 多轴车作用下 , 各动力响应参数存在明显的干 涉现 象; 水平力对面层 底部 纵向 弯拉应 变和纵向剪应 变有 明显 的 削弱作用; 面层底部横 向剪应 变对路 面的剪切 流动变形作 用较 大, 建议将 其作为 半刚性基 层 沥青路 面设计 的控制
的 出现效果 明显 。
辽 开 高 速 公 路 橡 胶 沥 青 混 凝 土 面 层 总 厚 度 为 8 . 5 c m, 虽然施 工 后 检 测 各 项 技 术 指 标 满 足 设 计 及 规 范要 求 , 但 沥青 结构 层是 否偏 薄 , 能否短 期 内出现 非 正 常车辙 、 坑槽 、 水侵害、 盐腐 蚀等 病害 , 还需 通过
,
s i m i l a r p r o j e c t s .
K e y wo r d s R u b b e r a s p h a h;D e s i g n o f mi x p r o p o r t i o n;T e c h n o l o y g c o n t r o l ;P a v e me n t p e fo r r ma n c e
移动荷载作用下沥青路面的动力响应分析
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收 稿 日期 : 2 0 . 8 2 . 0 6 0 . 8
作 者 简 介 :舒 富 民 ( 9 I , 男 ,湖 南 益 阳人 , 东南 大 学 硕 士 研 究 生 , 专业 方 向 :道 路 与 铁 道 工 程 。 I 8 一)
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I Re a ch TS se r Ce te n r, So th as Uni e i y, u e t v rs t
N n ig 20 9 a j n 1 0 6, C i a hn
Abs tract: Some defi encies exist n current asphalt pavement deSign methodS without taking Ci i
t e f e s f d a C oa i t c o n h eபைடு நூலகம்f ct o yn mi l d n o a c u t. I t i p r he h e — m ns on l ( D fi i e n h pa e t t r e di e i a S 3) n t
e e n d a C 1 me t yn mi me h d t o was d p e a d t e — m nS o a ( D S m a on l a o t d n a hr e di e i n l 3 ) i ul ti a mo e1 o d f r
as a t p v m nt un e h o n o as e t bl h d S me me ha i al r p ns f p ve e t ph l a e e d r t e m vi g 1 ad w s a s e . o c n c es o e o a m n i
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A MODEL TO STUDY THE DYNAMIC RESPONSE OF VISCO-ELASTIC LAYERED SYSTEM UNDER MOVING LOAD
*
DONG Zhong-hong , LU Peng-min
(Key Laboratory for Highway Construction Technology and Equipment of the Ministry of Education, Chang’an University, Xi’an 710064, China)
q( x, y ) ,利用 Fourier 展开技术,车轮荷载可表
示为:
U nm ( z ) 、 Vnm ( z ) 、 Wnm ( z ) 仅为深度 z 的函数。
由式(6)~式(8)及几何方程和本构关系可知: ij i nV ij (9)
2 2 ij n V ij
q ( x, y ) Anm ei n x eim y
n 1 m 1
N
M
(4)
(10)
对于以速度 V 沿轴 x 移动的车轮荷载,则式(4) 转化为:
其中: ij 代表 x 、 y 、 z 、 xy 、 xz 、 yz 等 6 个应变分量。
q( x, y, t ) Anm e
———————————————
收稿日期:2010-04-12;修改日期:2011-04-29 基金项目:国家自然科学基金项目(51008030);中央高校基本科研业务费专项项目(CHD2010JC063,CHD2011ZD001) 作者简介:*董忠红(1975―),男,河南开封人,副教授,博士,从事车辆-道路系统动力学研究(E-mail: dzhong@); 吕彭民(1957―),男,陕西渭南人,教授,博士,主要从事工程力学研究(E-mail: lpmin@).
p2
1.3
12
E1 E2
, q1 1 , q2
12
E2
。
车轮移动荷载处理 车轮对路面同时施加垂向、纵向和横向荷载,
1 动力学模型
1.1 基本假设 1) 路面结构为有限层结构, 不同结构层可以有 不同的材料参数和结构参数,但同一层的材料性能 与结构厚度相同。 2) 各个结构层材料为连续的、 均匀的和各向同 性的材料,且处于小变形状态,能够采用线性理论 描述。 3) 所施加的移动荷载为匀速直线运动荷载, 且 运动过程中荷载大小不发生变化。 1.2 基本方程 对于各向同性的小变形连续体,不考虑重力的 影响,其平衡方程为: 1.2.1 平衡方程
系结构,承受的荷载为复杂的移动荷载,进行实际 交通荷载下沥青路面动力响应研究时,常常进行一 定的简化处理。Alpan[1]采用离散的质量、弹簧和阻 尼元件模拟路面结构,研究位置固定荷载下路面结
154
工
程
力
学
构的动力响应。 Monismith[2]等人采用弹性层状体系 理论,考虑了荷载频率及车辆速度的影响,修正了 静态分析结果。Battiato 等人基于线性叠加原理, 采用双层和三层粘弹性层状体系模型,研究了移动 半正弦荷载作用下的动力响应。 Park[4] 等人采用 Green 函数研究刚性基础上层状体系的动力响应。 Hardy 和 Cebon[5]采用数值积分方法研究了随机移 动荷载下 Winkler 地基上无限长梁的动力响应。 Siddharthan 等人[6
摘
要: 交通荷载下沥青路面动力响应研究是建立路面动态设计体系的基础, 是目前道路界研究的热点问题之一。
将车辆荷载视为移动荷载,沥青路面结构视为层状体系结构,路面材料视为粘弹性材料,基于连续体系统动力学 和线性理论,建立了沥青路面动力学模型。模型中将车轮荷载处理为间距足够大的周期荷载,采用 Fourier 变换 技术,在求解移动简谐荷载作用下沥青路面动力响应基础上,得到任意复杂分布形式的车轮荷载作用下的沥青路 面动力响应。以一种典型的半刚性基层沥青路面为例,分析了其动力响应规律,与加速加载试验结果进行对比, 在沥青面层底部动态应变时间历程曲线、动力响应横向分布规律和最大动应变数值等 3 个方面,理论分析结果与 试验结果吻合良好,验证了模型的可靠性。 关键词:沥青路面;动力响应;移动荷载;粘弹性;层状体系 中图分类号:U416.217 文献标志码:A
x
图 1 车轮荷载处理简图 Fig.1 Handling diagram of wheel load
工
程
力
学
155
设轮迹长度为 S x ,宽度为 S y 。在某一时刻 t0 , 车 轮 荷 载 作 用 于 某 一 位 置 ( x, y ) , 荷 载 分 布 为
在位置在 x 、 y 、 z 这 3 个方向上产生的位移响应 的幅值。谐波频率 n 、 m 以及幅值 Anm 确定后,
Abstract:
Researches on the dynamic response of asphalt pavement under traffic loads became a hot issue in
recent years, which is the basis to establish the dynamic design system for asphalt pavement. Based on the continuum dynamics and linear theory, an asphalt pavement dynamic model is established, treating a vehicle load as a moving load, and disposing the asphalt pavement structure as a layered system, and regarding the road material as visco-elastic material . The wheel load is treated as a cyclic loading whose spacing is large enough in the model. Using Fourier transform technique, the dynamic response under a moving wheel load with arbitrary form could be obtained, based on solving the dynamic response of asphalt pavement under a moving harmonic load. Taking a typical semi-rigid asphalt pavement as an example, the dynamic response regulations are studied, and the calculated results are compared with the accelerated pavement testing(APT) results. The calculated results are consistent with the test results on the strain time relationship, the lateral distribution of the dynamic response under the action of the wheel, and the maximum strain at the bottom of the asphalt surface layer, which prove the reliability of the model. Key words: asphalt pavement; dynamic response; moving load; visco-elastic; layered system 沥青路面动力响应研究是目前道路界研究的 热点问题之一,是路面结构设计方法从静态设计向 动态设计转化的理论基础。由于沥青混合料具有复 杂的粘弹性力学性质,路面结构属于典型的层状体
n 1 m 1
N
M
i n ( x Vt ) i m y
e
(5)
ij i nV ij ij
个应力分量。
2 2 nV
(11) (12)
其 中 : Anm 为 Fourier 系 数 ; Anm
1 NM
;
ij
其中: ij 代表 x 、 y 、 z 、 xy 、 xz 、 yz 等 6 将式(8)~式(12)代入式(3),Burgers 三维本构关 系转化为:
在不考虑 3 个方向荷载对路面动力响应耦合作用的 前提下,进行路面结构动力响应分析时,将 3 个方 向荷载独立处理,路面结构动力响应为 3 个方向荷 载独立作用下的动力响应之和。 各个方向车轮对路面的作用在轮迹范围内呈 二维分布,如图 1 所示。为研究方便,将路面承受 的车轮荷载视为周期荷载,周期长度 Lx 和 Ly 足够 大,保证两次作用互不干涉。值得说明的是,研究 双联轴或三联轴荷载下沥青路面动力响应时,将该 荷载视为 1 个荷载单元, 相当于图 1 中的车轮荷载, 2 个荷载单元之间距离足够大,不发生干涉现象, 而荷载单元内部各个轴载可以发生干涉现象。为了 便于描述,这里以单轴载为例论述移动荷载处理 方法。
E E2 2 K G ; G 为剪切模量, G 1 ; 为 3 2(1 ) 2G 拉梅系数, ; 为材料的泊松比; E1 和 1 2 E2 为材料的弹性模量; 1 和 2 为材料的粘滞系数; 2 p1 、 p2 、 q1 和 q2 为 系 数 , p1 1 1 , E1 E2
[3]
利用弹性力学原理,建立了移
动荷载下层状体系动力学模型,而直接采用体现沥 青混合料粘弹性性质的复数剪切模量代替弹性模 量,研究了材料的粘弹性参数对路面结构动力响应 的影响。 本文在以上研究基础上,将沥青路面结构视为 层状体系结构,车辆荷载为移动的三维荷载,路面 材料为粘弹性材料,基于连续体系统动力学和线性 理论,采用 Fourier 变换法对车辆荷载进行处理, 建立了沥青路面动力响应模型。通过分析移动荷载 下半刚性基层沥青路面动力响应规律和横向分布 规律,与试验结果进行对比,验证模型的可靠性。