超载车辆弯沉研究论文提纲

论文题目：重载下柔性基层沥青路面的结构力学分析

摘要：伴随着国民经济的高速发展,公路运输呈现出“重载、大流量和渠化交通”的特点,交通流量增长迅速,道路上重载及超载车辆的数量急剧上升。其中,重载及超载车辆的作用对路面的危害最为严重。国内以半刚性基层沥青路面为主的路面型式在使用中发挥出了重要的作用,但与此同时也产生了许多问题,许多路面的早期破坏现象严重,在投入使用的初期就发生结构性破坏,影响行车安全。相比之下,柔性基层沥青路面由于其基层的材料特性,在使用性能方面要比半刚性基层沥青路面更具优越性。作为近年来才开始受到国内关注的路面结构型式,柔性基层沥青路面的发展在我国还处于初级阶段,尚需进行深入的调查研究。本文主要根据当前道路上严重的超载重载现象和国内常见的半刚性基层沥青路面早期破坏现象引出对柔性基层沥青路面结构的研究与分析。借助改良过后得到的重载荷载图式,运用有限元软件ABAQUS建立分析模型。通过借鉴国内外沥青路面结构设计的先进理念与设计方法,并结合柔性基层沥青路面常见损坏形式,对柔性基层沥青路面进行设计指标的合理优化,优化后的设计指标为路表弯沉、面层层底剪应力、面层层底拉应力与拉应变、土基顶部压应变以及沥青混合料层顶压应力。运用优化后的设计指标对柔性基层沥青路面进行结构力学分析,研究路面使用性能,结果表明:通过增加沥青面层和沥青稳定碎石基层等弹性模量大的材料厚度可以有效降低道路的路表弯沉和土基顶部压应变,提高道路承载能力,减小车辙发生的可能性。增大沥青稳定碎石基层的厚度可以减小面层层底剪切应力,降低面层剪切破坏的发生几率,但同时增大了面层层底弯拉应力及弯拉应变,使得疲劳损坏发生机率上升。在对柔性基层沥青路面进行结构设计时,应采用较厚的沥青面层,这样面层层底可以避开结构层内剪应力、弯拉应力及弯拉应变较大的位置,有效的避免路面出现剪切破坏和疲劳破坏。增大基层及土基模量可以起到提高道路承载能力的作用,减小重载车辆对路面的损坏。但模量过大后路面性能提升并不明显,应从收益和实施可行性的角度把握适度原则。

关键词：柔性基层;重载;设计指标;力学分析

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 柔性基层沥青路面国内外研究及应用现状

1.2.1 国外研究及应用现状

1.2.2 国内研究及应用现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 重载条件下的路面结构分析基本理论

2.1 重载条件下的荷载图式分析

2.1.1 轴载现状分析

2.1.2 重载交通沥青路面荷载图式

2.1.3 重载车辆的压强与轮胎接地面积

2.2 弹性层状理论体系分析

2.2.1 弹性理论三维基本方程

2.2.2 弹性层状理论体系的基本假设

2.2.3 轴对称荷载下的弹性层状体系

2.3 有限元基本理论

2.4 本章小结

第三章 柔性基层沥青路面的设计指标分析

3.1 沥青路面设计指标的引进与演变

3.2 柔性基层沥青路面的主要损坏模式分析

3.2.1 车辙

3.2.2 疲劳开裂

3.2.3 温缩裂缝

3.2.4 Top-Down裂缝

3.3 设计指标分析

3.3.1 路面结构及加载模式

3.3.2 路面设计指标分析

3.4 本章小结

第四章 重载下柔性基层沥青路面的力学响应分析

4.1 计算模型

4.1.1 几何模型

4.1.2 加载模式

4.2 路面结构方案

4.3 路面结构力学分析

4.3.1 路表弯沉

4.3.2 面层层底弯拉应力、弯拉应变

4.3.3 土基顶部的压应变

4.3.4 沥青面层底的最大剪应力

4.3.5 沥青混合料层顶压应力

4.4 结构层参数对路面性能的影响研究

4.4.1 基层模量对路面性能的影响

4.4.2 土基模量对路面性能的影响

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果