基于谱元法的沥青路面动力响应研究

发布时间：2023-09-29 03:37

　　车辆荷载往往是运动荷载,由于路面的不平整性及车辆结构自身的振动,使得车辆荷载带有一定的振动频率,若仍以静荷载对沥青路面结构进行设计则难以满足设计要求。此外,由于沥青混合料、无机结合料稳定碎石和路基土在填筑压实过程中和复杂应力作用下导致材料颗粒的力学性质具有显著的横观各向同性特性,基于层状各向同性弹性体理论的沥青路面设计和分析具有明显的局限性。本文分别建立均质各向同性和横观各向同性沥青路面结构的动荷载模型,采用谱元法对移动荷载作用下沥青路面结构的动响应规律进行分析,主要从以下方面展开研究:(1)建立了移动荷载作用下均质各向同性沥青路面结构层状弹性体系模型,运用谱元法研究了荷载移动速度、荷载作用频率和层间接触条件对动力响应的影响。研究结果表明:沥青中、下面层层顶的竖向压应力和基层底部的水平拉应力随荷载移动速度和荷载振动频率的增大而增大;而基、面层层间接触条件越差,沥青中、下面层层顶的竖向压应力略微降低,基层底部的水平拉应力显著增大。(2)建立了移动荷载作用下横观各向同性沥青路面结构层状弹性体系模型,运用谱元法研究了在不同荷载移动速度、荷载作用频率和层间接触条件下,面层的横观各向同性对动力响...

【文章页数】：77 页

【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 路面动力学研究现状
        1.2.1 路面结构动力响应的数值方法研究
        1.2.2 路面结构动力响应的解析方法研究
        1.2.3 谱元法的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 基本理论和方法
    2.1 空间问题的基本理论
        2.1.1 运动方程
        2.1.2 几何方程
        2.1.3 物理方程
    2.2 积分变换理论
        2.2.1 傅里叶变换理论
        2.2.2 傅里叶级数理论
        2.2.3 基2－快速傅里叶变换理论(FFT)
    2.3 本章小结
第3章 均质路面在移动荷载作用下的动力响应
    3.1 前言
    3.2 基本方程
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 Helmholtz势函数
        3.2.3 移动坐标变换
        3.2.4 傅里叶变换
        3.2.5 谱单元刚度矩阵的形成
        3.2.6 相邻两层结构总刚度矩阵
        3.2.7 总刚度矩阵的形成
        3.2.8 边界条件与实域求解
    3.3 数值计算及分析
        3.3.1 计算程序编写
        3.3.2 验证
        3.3.3 计算与分析
    3.4 本章小结
第4章 横观各向同性路面在移动荷载下的动力响应
    4.1 前言
    4.2 基本方程
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 Buchwald势函数
        4.2.3 移动坐标变换
        4.2.4 傅里叶变换
        4.2.5 横观各向同性谱单元刚度矩阵的形成
        4.2.6 相邻两层结构总刚度矩阵
        4.2.7 横观各向同性路面总刚度矩阵的形成
        4.2.8 边界条件与实域求解
    4.3 数值计算及分析
        4.3.1 计算程序编写
        4.3.2 验证
        4.3.3 计算与分析
    4.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间发表的学术论文)



本文编号：3849212