交通流动荷载对沥青路面疲劳寿命影响数值分析的研究

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1、摘要摘要影响沥青路面使用寿命的因素很多，国内外研究者从多方面和角度进行了大量的研究。论文主要从动荷载对路面的作用角度，借助有限元分析软件，结合相关力学理论，运用数值仿真的方法，探讨交通流动荷载对沥青路面的疲劳寿命影响。首先，论文阐述了在研究中所用到的多种理论基础及其分析方法，三维路面结构模型的构建，及模型的边界条件界定、轮胎接地印迹确定、非均布动荷载的大小计算、加载方法，及模型的数值计算方法。其次，比较和分析了在相同非均布动荷载作用下，粘／线弹性路面模型各层在垂直位移、正应力和剪应力之间的动态响应差别，并结合相关实测数据得出粘弹性路面结构模型更符合实际，

2、以此选用粘弹性路面结构模型为数值分析计算模型；接着，通过均布静荷载下路表的静态弯沉、不同速度下模型路表的动态弯沉及沥青路面层内的剪应力变化情况，来分析行车速度对粘弹性沥青路面寿命的影响。得出当行车速度在约10km／h～33km／h之间时，对路面使用寿命影响显显著，当车速在17km／h时达到最大，路面的实际使用寿命比设计寿命缩短将近61．5％；最后，基于观测路段初年内年平均日交通量和交通调查的数据，根据疲劳损伤力学理论，研究单轴载通过时，由沥青层底部的最大拉伸应变计算造成的路面疲劳破坏；再由Miner’S线性累积损伤理论计算，得到实际车流荷载作用下，沥青路

3、面发生一定疲劳破坏程度时的使用寿命。计算结果表明，研究路段沥青路面疲劳断裂等于或小于车轮路径处面积的10％疲劳破坏时，仅用3．4年，45％疲劳破坏时用4．5年；而使用轴载换算方法算得结果则为5．5年。综合分析表明，疲劳断裂方法所计算出的沥青路面疲劳寿命更具有实际意义。说明动荷载对沥青路面的寿命影响显著，并明显有别于传统的静荷载作用：今后的路面结构设计中，应充分考虑交通流动荷载因素。关键词：交通流，非均布动荷载，粘弹性，沥青路面，不利行车速度，疲劳寿命，数值分析AbstractTherearemanyfactorsofeffect011thelifeofa

4、sphaltpavement，andextensiveresearchhasbeenconductedinmanyrespectsbyresearchershomeandabmad．Thispapermainlyconsidertheeffectofdynamicloadsontheasphaltpavement，andthentheeffectofthetrafficflowdynamicloadsOnthefatiguelifeofasphaltpavementwasstudiedwiththenumericalmethodandANSYSsoftw

5、are．Firstly,thispapermainlydescribedsometheoryandanalysismethodsusedintheresearch，theroadmodelconstruction，theboundaryconditiondefinitionofmodel，thedefinitionoftire’sgroundingblot，thenOn-uniformdistributeddynamicload’Svalueandthemethodofloading，andcarriedonmisalignmentsolutioncal

6、culates．Secondly，theanalyzingandcomparingaboutthedynamicresponsedifferencesatverticaldisplacements，normalstressandshearstressofthevisco-elasticandlinearroadmodelundernon-uniformdistributeddynamicloadwasstudied．Accordingtothemeasureddata，thevisco-elasticroadmodelwasmoretallywithth

7、eactualsituationandselectedcalculatingmodel．Thirdly,consideringthedynamicverticalandhorizontalforcesofthestandardaxleheavyhaulfreighttruckontheuniformmotionstate，andthentheeffectof仃avelspeedOilthehelifeofasphaltpavementWasanalyzedaccordingtOthestaticdeflectionofpavementunderunifo

8、rmdistributedload，dynamicdeflectionofpav