基于水平应力和永久变形分析的沥青面层厚度研究

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1、河北工业大学硕士学位论文基于水平应力和永久变形分析的沥青面层厚度研究姓名：张巍申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王贵君20081101河北工业大学硕士学位论文基于水平应力和永久变形分析的沥青面层厚度研究摘要本文主要研究内容是研究半刚性基层沥青混凝土路面在交通荷载下，以车辙深度，层间剪应力和施工控制指标三方面作为判断依据，得出半刚性基层沥青混凝土路面合理面层厚度。将面层材料沥青混凝土视为粘弹塑性材料考虑其蠕变特性，其他各结构层视为弹性材料。运用拟静态的方法等效车辆荷载，利用大型商业有限元通用软件ABAQUS对车辆荷载下的路面受力和变形机理进行数值模拟计算。

2、在保证其他条件不变的情况下，以面层厚度3cm，5cm，10cm，15cm，20cm，25cm和30cm等7种不同组合建立有限元模型。对计算结果从蠕变应变，位移，Mises应力，竖向和水平应力和层间剪应力等方面进行分析得出结论。通过对计算结果进行分析的出如下结论：(1)面层合理厚度面层越薄车辙深度越小，得出了面层厚度与车辙深度的关系曲线。以车辙深度作为面层厚度上限控制指标，层间剪应力作为面层厚度下限控制指标，同时考虑规范给出的施工最小厚度要求。得出了采用不同层间粘结材料时的半刚性基层沥青面层合理厚度范围。(2)路面破坏深度通过对面层竖向蠕变应变和水平蠕变应变在深度

3、上的分布分析，得出竖向蠕变和水平蠕变最大值的深度与面层厚度的关系曲线，二者基本重合。由此可得出半刚性沥青混凝土路面面层易破坏的最危险位置，为优化路面设计提供依据。(3)变形与时间的关系通过对竖向蠕变，水平蠕变，竖向位移和水平位移四项指标与加载时间的关系进行分析得出，应变和位移随加载时间的变化关系都是在加载早期变化速度较快，随时间推移增长速度逐渐变慢趋于稳定。可知车辙的产生也是在路面开放运营早期比较严重。(4)路面应力危险位置通过对Mises应力，水平应力和层间剪应力进行分析可得，Mises应力的分布随着面层减薄，轮中应力逐渐减小，轮侧层间应力逐渐增大。水平应力主

4、要集中在轮中面层表面和轮侧层间，层间剪应力主要集中在轮侧。得出当路面面层较薄时，应力的危险位置主要在面层基层之间，层间的粘结工作和基层表面强度是重点。关键词：车辙，层间剪应力，有限元，厚度i河北工业大学硕士学位论文THERESEARCHOFASPHALTSURFACE'STHICKNESSBASEDONTHEANALYSISOFHORIZONTALSTRESSANDPERMANENTDEFORMATIONABSTRACTThemaincontentofthepaperisthestudyofthereasonablethicknessofsemi-rigidas

5、phaltconcretepavementinthetrafficload，whichlayertotherutdepth，shearstressandconstructionindicatorsbasisforjudgment.Thesurfacelayerofasphaltconcretematerialwillbeconsideredasvisco-elastic-plasticmaterialsandtheotherlayerstructureaselasticmaterial.Ourjobisthenumericalsimulationofstress

6、anddeformationmechanismoftheroadunderthevehicleloadbyusingthelarge-scalecommercialcommonfiniteelementsoftwareABAQUS.Inthesituationotherconditionsremainunchanged，wehaveestablishedthefiniteelementmodelwhichcontainsthethicknessof3cm，5cm，10cm，15cm，20cm，25cmand30cminsevendifferentcombinat

7、ions.weanalyzedthecreepofstrain，displacementdeformation，Missesstress，verticalandhorizontalstress，shearstressofinter-layeraspectsintheresult，andgottheconclusion.Wegetthefollowconclusionthroughtheanalysisoftheresults：(1)ThereasonablethicknessofroadsurfaceThroughanalysiswecanseethatthes

8、urfaceofroad