车辆-沥青路面结构系统相互作用动力分析及路面损伤机制研究

《车辆-沥青路面结构系统相互作用动力分析及路面损伤机制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西安建筑科技大学博士学位论文车辆-沥青路面结构系统相互作用动力分析及路面损伤机制研究申请学位：工学博士专业名称：现代结构理论研究生：李倩指导教师：刘俊卿教授二〇一八年六月ADissertationPresentedtoAcademicCommitteeofXi’anUniversityofArchitecture&TechnologyForTheDegreeofDoctorofEngineeringResearchonDynamicInteractionofVehicle-AsphaltPavementStructureSyste

2、mandThePavementDamageMechanismByLiQianUnderthesupervisionofProf.LiuJunqingSchoolofCivilEngineeringJune,2018西安建筑科技大学博士学位论文车辆-沥青路面结构系统相互作用动力分析及路面损伤机制研究专业：现代结构理论博士生：李倩指导教师：刘俊卿摘要车辆在路面上行驶时，路面的不平整会引起车身振动，车身振动反过来又对路面施以动力作用，车辆与路面的这种相互作用对路面结构的破损影响是非常大的。随着区域经济的发展以及公路基础设施和车辆性能的不

3、断改进，行驶在公路上的车辆速度越来越高、载重越来越大，路面不平整引起的车辆动荷载已经不容忽视。而这种动荷载又将加速路面的损伤和破坏，导致路面平整度的快速劣化，形成恶性循环，因此，路面平整度劣化与车辆动荷载之间存在耦合作用。本文基于这种耦合作用，采用理论建模与数值分析相结合的手段，对车-路相互作用引起的随机动荷载以及沥青路面结构的动力响应、损伤机制等进行了深入的研究。主要做了以下几个方面的工作：（1）考虑车辆行驶时车身振动与沥青路面结构振动之间的耦合作用，建立了随机不平整激励下三种车辆-路面结构系统相互作用动力分析模型，并通过将路面

4、不平整度直接以向量形式输入到车-路体系动力平衡方程式，开发了相应的求解程序。对比分析了三种车-路相互作用模型在求解车辆随机动荷载方面的优劣性，并基于精确度更高的整车模型研究了车辆动荷载特性，获取了不同工况下的随机动荷载时程。（2）采用fortran语言开发了不平整路面相关的移动随机动荷载处理子程序VDLOAD，建立了车-路相互作用下沥青路面结构系统的三维有限元动力分析模型。对车-路相互作用下沥青路面结构的动力响应规律及其影响因素进行了系统的研究。（3）基于Shell永久变形理论推导了车辆随机动荷载长期作用下沥青路面永久变形计算模型

5、及路面平整度的劣化方程，从而建立了考虑平整度劣化的车-路相互作用动力分析模型，基于Matlab平台开发了求解程序IVP，结合现场测试和数值模拟结果，验证了该模型及其求解程序的可靠性，对轴载重复作用下车辆-路面结构系统的相互作用规律进行研究，并提出了车辆动荷载随轴次的非线性演化规律。西安建筑科技大学博士学位论文（4）在Miner线性疲劳损伤演化方程中引入动荷载的影响，建立了车-路相互作用下沥青路面各结构层的疲劳损伤演化模型，开发了相应的求解程序，研究了车-路相互作用下沥青路面疲劳损伤演化及永久变形累积规律，结果表明，考虑车-路相互作

6、用的影响后，沥青路面的疲劳损伤演化及永久变形累积速率明显加快，表现出非线性。研究结果有利于丰富车辆-路面动力相互作用的理论基础、阐明车辆动荷载加速沥青路面损伤破坏的机理，从而为实现沥青路面结构的动态设计奠定基础。关键词：车-路相互作用；动力响应；平整度劣化；损伤机制；程序开发论文类型：应用基础型基金项目：国家自然基金项目（NO.51178387）西安建筑科技大学博士学位论文ResearchonDynamicInteractionofVehicle-AsphaltPavementStructureSystemandThePaveme

7、ntDamageMechanismSpecialty：ModernStructureTheoryPh.DCandidate：LiQianSupervisor:LiuJunqingAbstractThepavementroughnesswillcausevehiclebodyvibrationwhichinturnexertsdynamicloadontheroad.Theinteractionbetweenvehicleandroadsurfacehasgreatinfluenceonthedamageofpavementstru

8、cture.Withthedevelopmentofregionaleconomyandthecontinuousimprovementofhighwayinfrastructureandvehicleperformance,vehiclecomp