山区公路长大纵坡段沥青路面结构疲劳损伤研究
发布时间：2022-02-26 09:14
在我国山区公路的建设中,由于受到地形以及公路成本的限制,不可避免地存在许多长大纵坡路段,部分路段纵坡坡长和坡度甚至超出了现有的公路工程技术标准中规定的最大值。与一般公路相比,车辆在山区公路沥青路面长大纵坡路段的行驶速度较低,当存在超载现象时,爬坡速度将会急剧下降,易导致路面出现早期损坏,因此宜对这种路段进行特殊设计。鉴于以后我国在公路的规划建设中会面临更多的山区公路,本文采用理论分析手段,系统地分析了不同因素影响下的山区公路长大纵坡路段沥青路面结构力学响应及疲劳损伤。首先,对重庆市国省干线公路的交通组成及轴载分布特征进行分析,确定以115型（4轴）东风大力神重卡（DFL3310A22）自卸车作为本文的典型重载车辆。根据汽车行驶理论,绘制出其的动力特性图,并分析了不同因素对典型重载车辆爬坡速度的影响。结果表明坡度i越大,装载率P越大,海拔H越高,重载车辆在长大纵坡上的行驶速度下降越快,平衡速度pV和达到平衡速度所需的坡长也越小。同时还建立了坡度、装载率和海拔高度关于平衡速度的预测公式,得到了坡度对平衡速度影响最大,装载率其次,海拔高度影响最小的结果。其次,对轮胎-路面接触特征研究现状进行...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 综合评述
1.3 研究内容及技术路线
第二章 山区公路长大纵坡段重载车辆行驶特征分析
2.1 典型重载车辆的确定
2.1.1 交通量组成
2.1.2 轴载分布特征
2.1.3 典型重载车辆性能参数
2.2 重载车辆的行驶受力分析
2.2.1 驱动力
2.2.2 行驶阻力
2.2.3 重载车辆的运动方程
2.3 重载车辆的动力特性及行驶平衡状态
2.3.1 动力因数
2.3.2 行驶平衡状态确定
2.4 重载车辆爬坡速度特性影响因素分析
2.4.1 坡度对爬坡速度的影响
2.4.2 装载率对爬坡速度的影响
2.4.3 海拔高度对爬坡速度的影响
2.4.4 入坡速度对爬坡速度的影响
2.4.5 平衡速度预测
2.5 本章小结
第三章 重载车辆轮胎-路面接触特征分析
3.1 轮胎-路面接触影响因素分析
3.1.1 轮胎结构类型
3.1.2 轮胎胎面花纹种类
3.1.3 轮胎胎压与负载
3.1.4 其他因素
3.2 重载车辆轮胎荷载作用图式分析
3.2.1 轮胎接地形状分析
3.2.2 轮胎接地压力分析
3.3 轮胎接地模型简化
3.4 非均布荷载作用下路面结构应力及应变空间分布
3.5 本章小结
第四章 山区公路长大纵坡段沥青路面力学响应分析
4.1 典型沥青路面温度场
4.2 荷载作用频率
4.3 材料参数
4.3.1 沥青混合料动态模量
4.3.2 无机结合料稳定基层模量
4.4 有限元模型建立
4.4.1 基本假设
4.4.2 几何模型
4.5 沥青路面典型结构选择
4.6 长大纵坡段路面结构计算指标确定
4.7 长大纵坡段路面结构力学响应影响因素分析
4.7.1 外部影响因素分析
4.7.2 内部影响因素分析
4.7.3 综合工况分析
4.8 本章小结
第五章 山区公路长大纵坡段路面结构疲劳损伤分析
5.1 沥青路面温度场
5.1.1 沥青路面温度场预估模型
5.1.2 沥青路面温度场拟合结果
5.2 路面结构及材料参数
5.3 疲劳公式确定
5.4 疲劳损伤分析方法
5.4.1 日累计疲劳损伤计算方法
5.4.2 月累计疲劳损伤计算方法
5.5 外部因素对疲劳损伤的影响
5.5.1 坡度的影响
5.5.2 装载率的影响
5.5.3 海拔的影响
5.6 内部因素对疲劳损伤的影响
5.6.1 沥青层厚度的影响
5.6.2 基层厚度的影响
5.6.3 基层模量的影响
5.7 综合工况对疲劳损伤的影响
5.8 高模量沥青层对疲劳损伤的影响
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 进一步展望
致谢
参考文献
在校期间发表的论文及参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态模量的长大纵坡沥青路面结构响应特性[J]. 文晓辉. 公路工程. 2017(03)
[2]Application of semi-analytical finite element method to analyze asphalt pavement response under heavy traffic loads[J]. Pengfei Liu,Dawei Wang,Markus Oeser. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2017(02)
[3]移动荷载作用下长大上坡沥青路面剪应力分析[J]. 石挺巍,颜可珍,赵晓文. 湘潭大学自然科学学报. 2016(04)
[4]基于动量原理的大坡度沥青路面动水压力计算及影响因素分析[J]. 滕旭秋,王海峰,文华. 计算力学学报. 2016(02)
[5]长大纵坡路段橡胶沥青黏结层性能研究[J]. 熊鹰. 公路. 2015(06)
[6]移动荷载作用下长大纵坡饱和沥青路面的水力耦合分析[J]. 王海峰,但汉成,滕旭秋. 交通运输研究. 2015(02)
[7]长大纵坡沥青路面车辆动载响应黏弹性分析[J]. 曹卫锋,吕彭民. 江苏大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]长大纵坡路段沥青路面动力响应试验[J]. 董忠红,吕彭民,刘学. 长安大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]基于统计回归法的沥青路面温度场模型[J]. 白琦峰,钱振东,李浩天,张志祥. 公路交通科技. 2011(11)
[10]半刚性基层沥青路面U形破坏力学机理分析[J]. 刘丽,郝培文. 武汉理工大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]沙漠地区长大纵坡沥青路面稳定性控制研究[D]. 石福周.长安大学 2014
[2]长大纵坡路段沥青路面行为和混合料设计研究[D]. 张宜洛.长安大学 2012
[3]长大纵坡沥青路面病害防治技术研究[D]. 陈渊召.长安大学 2011
[4]长大纵坡路面合理结构与提高整体寿命技术研究[D]. 陈宝.长安大学 2011
[5]陡长上坡路段沥青路面车辙的形成机理与防治对策研究[D]. 吴浩.长安大学 2010
[6]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
[7]可能速度与公路线形设计方法研究[D]. 杨少伟.长安大学 2004
硕士论文
[1]国省干线沥青路面力学响应分析与路面性能分析[D]. 尹豪.重庆交通大学 2017
[2]重庆市国省干线公路交通特征与路面使用性能衰变模型[D]. 赵桂香.重庆交通大学 2016
[3]高速公路乳化沥青冷再生基层沥青路面早期轮迹纵缝产生机理[D]. 李彬.重庆交通大学 2016
[4]载重轮胎接地压力模型研究[D]. 柳帅蒙.长安大学 2015
[5]内蒙古重载交通高等级公路沥青路面结构研究[D]. 于雷.东南大学 2015
[6]基于胎—路相互作用的沥青道路表面纹理损伤研究[D]. 舒春建.东南大学 2015
[7]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
[8]互通式立交匝道纵坡与坡长参数研究[D]. 刘环.长安大学 2013
[9]重载车辆作用下长大上坡沥青路面力学行为研究[D]. 张扬.长安大学 2013
[10]基于抗车辙性能的长大纵坡路段沥青路面结构优化设计研究[D]. 孔慧.长安大学 2012
本文编号：3644356
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 综合评述
1.3 研究内容及技术路线
第二章 山区公路长大纵坡段重载车辆行驶特征分析
2.1 典型重载车辆的确定
2.1.1 交通量组成
2.1.2 轴载分布特征
2.1.3 典型重载车辆性能参数
2.2 重载车辆的行驶受力分析
2.2.1 驱动力
2.2.2 行驶阻力
2.2.3 重载车辆的运动方程
2.3 重载车辆的动力特性及行驶平衡状态
2.3.1 动力因数
2.3.2 行驶平衡状态确定
2.4 重载车辆爬坡速度特性影响因素分析
2.4.1 坡度对爬坡速度的影响
2.4.2 装载率对爬坡速度的影响
2.4.3 海拔高度对爬坡速度的影响
2.4.4 入坡速度对爬坡速度的影响
2.4.5 平衡速度预测
2.5 本章小结
第三章 重载车辆轮胎-路面接触特征分析
3.1 轮胎-路面接触影响因素分析
3.1.1 轮胎结构类型
3.1.2 轮胎胎面花纹种类
3.1.3 轮胎胎压与负载
3.1.4 其他因素
3.2 重载车辆轮胎荷载作用图式分析
3.2.1 轮胎接地形状分析
3.2.2 轮胎接地压力分析
3.3 轮胎接地模型简化
3.4 非均布荷载作用下路面结构应力及应变空间分布
3.5 本章小结
第四章 山区公路长大纵坡段沥青路面力学响应分析
4.1 典型沥青路面温度场
4.2 荷载作用频率
4.3 材料参数
4.3.1 沥青混合料动态模量
4.3.2 无机结合料稳定基层模量
4.4 有限元模型建立
4.4.1 基本假设
4.4.2 几何模型
4.5 沥青路面典型结构选择
4.6 长大纵坡段路面结构计算指标确定
4.7 长大纵坡段路面结构力学响应影响因素分析
4.7.1 外部影响因素分析
4.7.2 内部影响因素分析
4.7.3 综合工况分析
4.8 本章小结
第五章 山区公路长大纵坡段路面结构疲劳损伤分析
5.1 沥青路面温度场
5.1.1 沥青路面温度场预估模型
5.1.2 沥青路面温度场拟合结果
5.2 路面结构及材料参数
5.3 疲劳公式确定
5.4 疲劳损伤分析方法
5.4.1 日累计疲劳损伤计算方法
5.4.2 月累计疲劳损伤计算方法
5.5 外部因素对疲劳损伤的影响
5.5.1 坡度的影响
5.5.2 装载率的影响
5.5.3 海拔的影响
5.6 内部因素对疲劳损伤的影响
5.6.1 沥青层厚度的影响
5.6.2 基层厚度的影响
5.6.3 基层模量的影响
5.7 综合工况对疲劳损伤的影响
5.8 高模量沥青层对疲劳损伤的影响
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 进一步展望
致谢
参考文献
在校期间发表的论文及参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态模量的长大纵坡沥青路面结构响应特性[J]. 文晓辉. 公路工程. 2017(03)
[2]Application of semi-analytical finite element method to analyze asphalt pavement response under heavy traffic loads[J]. Pengfei Liu,Dawei Wang,Markus Oeser. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2017(02)
[3]移动荷载作用下长大上坡沥青路面剪应力分析[J]. 石挺巍,颜可珍,赵晓文. 湘潭大学自然科学学报. 2016(04)
[4]基于动量原理的大坡度沥青路面动水压力计算及影响因素分析[J]. 滕旭秋,王海峰,文华. 计算力学学报. 2016(02)
[5]长大纵坡路段橡胶沥青黏结层性能研究[J]. 熊鹰. 公路. 2015(06)
[6]移动荷载作用下长大纵坡饱和沥青路面的水力耦合分析[J]. 王海峰,但汉成,滕旭秋. 交通运输研究. 2015(02)
[7]长大纵坡沥青路面车辆动载响应黏弹性分析[J]. 曹卫锋,吕彭民. 江苏大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]长大纵坡路段沥青路面动力响应试验[J]. 董忠红,吕彭民,刘学. 长安大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]基于统计回归法的沥青路面温度场模型[J]. 白琦峰,钱振东,李浩天,张志祥. 公路交通科技. 2011(11)
[10]半刚性基层沥青路面U形破坏力学机理分析[J]. 刘丽,郝培文. 武汉理工大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]沙漠地区长大纵坡沥青路面稳定性控制研究[D]. 石福周.长安大学 2014
[2]长大纵坡路段沥青路面行为和混合料设计研究[D]. 张宜洛.长安大学 2012
[3]长大纵坡沥青路面病害防治技术研究[D]. 陈渊召.长安大学 2011
[4]长大纵坡路面合理结构与提高整体寿命技术研究[D]. 陈宝.长安大学 2011
[5]陡长上坡路段沥青路面车辙的形成机理与防治对策研究[D]. 吴浩.长安大学 2010
[6]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
[7]可能速度与公路线形设计方法研究[D]. 杨少伟.长安大学 2004
硕士论文
[1]国省干线沥青路面力学响应分析与路面性能分析[D]. 尹豪.重庆交通大学 2017
[2]重庆市国省干线公路交通特征与路面使用性能衰变模型[D]. 赵桂香.重庆交通大学 2016
[3]高速公路乳化沥青冷再生基层沥青路面早期轮迹纵缝产生机理[D]. 李彬.重庆交通大学 2016
[4]载重轮胎接地压力模型研究[D]. 柳帅蒙.长安大学 2015
[5]内蒙古重载交通高等级公路沥青路面结构研究[D]. 于雷.东南大学 2015
[6]基于胎—路相互作用的沥青道路表面纹理损伤研究[D]. 舒春建.东南大学 2015
[7]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
[8]互通式立交匝道纵坡与坡长参数研究[D]. 刘环.长安大学 2013
[9]重载车辆作用下长大上坡沥青路面力学行为研究[D]. 张扬.长安大学 2013
[10]基于抗车辙性能的长大纵坡路段沥青路面结构优化设计研究[D]. 孔慧.长安大学 2012
本文编号：3644356
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