车辆轮载及联轴间距对沥青路面力学响应的影响研究

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引起沥青路面破坏的因素很多,国内外学者从多方面和角度进行了大量的研究。本文主要从车辆轮载和联轴间距对沥青路面力学响应影响的角度,借助有限元分析软件ANSYS,运用数值仿真的方法并结合相关力学理论,研究车辆轮载及联轴间距对沥青路面力学响应的影响。   本研究主要内容包括:首先阐述了所用到的多种理论知识和分析方法,进行了路面模型的构建和模型边界条件的确定,为后面的研究打下理论基础。其次,仿真分析了轮胎荷载加载方式对沥青路面力学响应的影响,考虑轮胎接地面积有无折减情况下粘弹性路面模型力学响应的差别,并将仿真结果与相关实测数据进行比较分析。结果表明未折减的路面模型会使力学响应分析中的计算结果偏小,并存在一定的失真,而折减后的路面模型更符合路面受力实际情况。接着,仿真分析了有无水平力作用下,粘弹性路面模型各层在垂直位移、正应力、剪应力和正应变之间的动态响应差别,并将仿真结果与相关实测数据进行比较分析。结果表明水平力尤其是制动力引起的路面破坏是不容忽视的,路面模型模拟计算时应考虑同时加载非均布的垂直力和水平力。然后,利用前文提出的加载方法,对粘弹性沥青路面模型施加非均布的垂直力和水平力,计算几种不同轮胎接地压强下路表弯沉和沥青面层内不同深度处的剪应力和压应力,分析轮载大小对沥青路面力学响应的影响,说明和解释超载的危害性。最后,通过对粘弹性路面结构模型施加非均布垂直力和水平力,考虑标准轴载和超载50%两种情况,分析重型货车不同联轴间距下路面模型路表的动态弯沉、沥青面层层底应力及应变和基层层底应力的变化情况,探讨联轴间距对沥青路面的影响。结果表明当所选车型的联轴间距为1440mm时,路表动态弯沉、沥青面层层底应力及应变、基层层底应力较小,即车辆对路面的破坏最小,故在重型货车设计时也需兼顾联轴间距对道路的损伤。
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