基于模糊理论的路面结构静动力分析及可靠度研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文基于模糊理论的路面结构静动力分析及可靠度研究专业：工程力学硕士生：韩晶指导教师：刘俊卿教授摘要随着国内外专家学者对沥青路面结构设计中不确定性及随机性研究的日渐深入，沥青路面结构的可靠性设计方法已逐步发展成型，但为了寻求合理有效的可靠度设计方法，不仅需要考虑材料的随机性，而且要考虑结构可靠度的模糊性。为了解决此类问题，本文以路面结构静力、动力有限元分析及模糊数学理论为研究基础，采用横观各向同性路面结构作为研究对象展开了模糊有限元分析，并针对沥青路面结构的模糊可靠度分析问题，主要做了以

2、下工作：（1）结合路面结构静力有限元及模糊数学理论，归纳总结了路面结构的模糊静力有限元分析方法，综合考虑路面结构材料性质及荷载的模糊性建立了路面结构的模糊平衡方程，采用区间数分解法求解得该方程的解，并通过相关实例进行了验证。（2）以路面结构动力有限元为基础，引入模糊数学理论建立了路面结构模糊动力有限元分析模型及路面结构的模糊动力有限元控制方程，采用Wilson-θ法、区间数分解定理、ANSYS有限元仿真论述了模糊动力平衡方程的解法，并通过有关实例进行验证。（3）以沥青路面为研究对象，将模糊数学理论引入到沥青路

3、面结构可靠性分析中，从功能函数的角度出发，以路表弯沉作为控制指标，推导出了沥青路面结构的模糊可靠度计算公式，并在此基础上结合西咸新区二级沥青路段进行了相关数值分析验证。研究结果表明：采用模糊数学的基本理论原理，基于路面结构有限元法对路面结构进行模糊有限元分析研究，其结果较普通有限元的分析结果是具有明显优越性的。由于其考虑到实际工程当中存在的各种模糊因素的影响，使得其所得结果更加贴合实际；在将模糊数学理论与可靠度相结合的过程中亦可见，模糊可靠西安建筑科技大学硕士学位论文度相较于传统可靠度所具有的优越性及实际工程

4、意义。为今后路面结构的模糊理论研究提供了一定的理论指导依据。关键词：模糊数学理论；模糊有限元；沥青路面结构；隶属函数；模糊可靠度西安建筑科技大学硕士学位论文StaticandDynamicAnalysisandReliabilityStudyofPavementStructureBasedonFuzzyTheorySpecialty:EngineeringMechanicsName:HanJingInstructor:Prof.LiuJunqingAbstractWiththedeepeningofresea

5、rchonuncertaintyandrandomnessofasphaltpavementstructuredesignbyexpertsandscholarsathomeandabroad.Thereliabilitydesignmethodofasphaltpavementstructurehasbeengraduallyformed.Butinordertofindareasonableandeffectivereliabilitydesignmethod.Itisnecessarytoconside

6、rnotonlytherandomnessofmaterials,butalsothefuzzinessofstructuralreliability.Inordertosolvethisproblem.Thestaticanddynamicfiniteelementanalysisofpavementstructureandfuzzymathematicstheoryaretakenastheresearchbasisinthispaper.Thetransverselyisotropicpavements

7、tructureistakenastheresearchobject,andfuzzyfiniteelementanalysisiscarriedout.Andaimingatthefuzzyreliabilityanalysisofasphaltpavementstructure.Thefollowingworkismainlydone:（1）Combiningthestaticfiniteelementmethodandfuzzymathematicstheoryofpavementstructure,t

8、hefuzzystaticfiniteelementanalysismethodofpavementstructureissummarized.Consideringthefuzzinessofmaterialpropertiesandloadofpavementstructure,afuzzyequilibriumequationofpavementstructureisestablished.S