车辆动荷载与沥青路面力学响应研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文车辆动荷载与沥青路面力学响应研究论文作者：解帅学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：交通运输工程指导教师：杨春风职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterofEngineeringDegreeofCommunicationandTransportationEngineeringRESEARCHOFVEHICLEDYNAMICLOADANDASPHALTPAVEMENTMECHANICALRESPONSEb

2、yXieShuaiSupervisor:Prof.YangChunfengDecember2014摘要车辆动荷载是道路承受的主要荷载，道路因长期承受车辆荷载会出现破损和破坏。近年来，随着交通需求的增长，重载车辆增多，路面承受的振动荷载也越来越大，同时路面结构并不是承受理想的静载。所以本文模拟路面实际的加载状态，对动荷载作用下沥青路面各层的动态响应进行研究。车辆行驶的过程，实质上是车、路相互影响作用的过程。以正弦波路面函数描述路面不平整状况，建立1/4车辆动荷载模型，利用MATLAB软件分析车辆行驶速度、轮胎阻尼刚度和车辆参数对动载系数的影响，针对车辆荷载状

3、况的不同，分析得出在空载、半载、满载以及不同超载率下，车辆动荷载的变化规律。基于多层弹性体系，将沥青路面结构分为面层、基层、底基层和土基，利用ANSYS有限元软件建立三维路面结构模型，研究了半波正弦荷载作用下路面结构的动态响应（主要包括动位移、动应力、动应变），并对比了静载作用下路面所受应力的差异。结果表明动载作用下，路面弯沉小于静载作用，层底拉应力、压应力略大于静载；因此，在当前的路面设计中，控制静载下的路面弯沉是偏于保守及安全的，但以其控制层底拉应力是偏小的，不能确切反映路面在动载下的受力状态。关键词：沥青路面；路面平整度；动载系数；车辆参数；动态响应

4、IABSTRACTVehicledynamicloadisthemainloadsofthepavement,andthepavementisdamagedduetothelong-termeffectsofthem.Inrecentyears,alongwiththeincreaseoftrafficdemandandoverloadingvehicles,thedynamicloadsofvehicleswerebeingincreased.Atthesametime,theroadsurfaceloadwasnotstaticload.Sothepa

5、persimulatedtheroadactualloadconditionandstudiedtheinterfacialmechanicalbehaviorofasphaltpavementunderheavyvehicleloading.Theprocessofvehiclewasessentiallyaprocessofinteractionbetweenvehicleandpavement.Sine-wavepavementwasappliedtodescribetheunevensituation,anditappliedaquarter-ve

6、hiclevibrationmodeltoanalyzetheinfluencelawofdynamicloadcoefficientbasedonthespeed,tiredampingsuspension,tirestiffnessandvehicleparametersbyusingMATLABsoftware.Inviewofthevehicleloadconditionsweredifferent,itanalyzedthechangeruleofvehicledynamicloadunderno-load,halfloadandotherdif

7、ferentoverload’sconditions.Basedonthemulti-layerelasticlayeredsystem,asphaltpavementstructurewasdividedintothesurfacelayer,basecourse,subbaseandsoilbase.The3DfiniteelementmodelwasestablishedbyusingthefiniteelementsoftwareANSYS.Itstudiedtheactionofthedynamicresponseofpavementstruct

8、ureunderhalfsinewaveload(mainlyin