基于谱元法的沥青路面动力响应研究

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1、学校代号10532学号S150100183分类号U416.2密级公开硕士学位论文基于谱元法的沥青路面动力响应研究学位申请人姓名石挺巍培养单位土木工程学院导师姓名及职称颜可珍教授学科专业交通运输工程研究方向路基路面工程论文提交日期2018年5月25日学校代号：10532学号：S150100183密级：公开湖南大学硕士学位论文基于谱元法的沥青路面动力响应研究学位申请人姓名：石挺巍导师姓名及职称：颜可珍教授培养单位：土木工程学院专业名称：交通运输工程论文提交日期：2018年5月25日论文答辩日期：2018

2、年5月28日答辩委员会主席：黄立葵教授TheDynamicAnalysisofAsphaltPavementunderTheSpectralElementMethodbySHITingweiB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringScienceinTransportationEngineeringintheGradua

3、teSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorYANKezhenMay,2018基于谱元法的沥青路面动力响应研究摘要车辆荷载往往是运动荷载，由于路面的不平整性及车辆结构自身的振动，使得车辆荷载带有一定的振动频率，若仍以静荷载对沥青路面结构进行设计则难以满足设计要求。此外，由于沥青混合料、无机结合料稳定碎石和路基土在填筑压实过程中和复杂应力作用下导致材料颗粒的力学性质具有显著的横观各向同性特性，基于层状各向同性弹性体理论的沥青路面设计和分析具有明显的局限性。本

4、文分别建立均质各向同性和横观各向同性沥青路面结构的动荷载模型，采用谱元法对移动荷载作用下沥青路面结构的动响应规律进行分析，主要从以下方面展开研究：(1)建立了移动荷载作用下均质各向同性沥青路面结构层状弹性体系模型，运用谱元法研究了荷载移动速度、荷载作用频率和层间接触条件对动力响应的影响。研究结果表明：沥青中、下面层层顶的竖向压应力和基层底部的水平拉应力随荷载移动速度和荷载振动频率的增大而增大；而基、面层层间接触条件越差，沥青中、下面层层顶的竖向压应力略微降低，基层底部的水平拉应力显著增大。(2)建立

5、了移动荷载作用下横观各向同性沥青路面结构层状弹性体系模型，运用谱元法研究了在不同荷载移动速度、荷载作用频率和层间接触条件下，面层的横观各向同性对动力响应的影响。研究结果表明：沥青面层的.横观.各向.同性.系数越小，沥青中、下面层.层顶的竖向压应力和基层底部的水平拉应力越大，在速度越大、频率.越大的情况下动力.响应.对面层.的横观.各向.同性愈加敏感。本文的研究结果能更好地说明沥青路面结构在运动荷载作用下的动力响应的变化规律，对完善和提升路面设计理论具有重要的意义。关键词：道路工程；沥青路面；谱元法；

6、移动荷载；横观各向同性II硕士学位论文AbstractThevehicleloadsarealwaysthemovingloadswhileitcarryingthefrequencyduetothesurfaceroughnessofthepavementandvibrationofthevehiclestructure.Thusitishardtosatisfiedthatappliedthestaticloadtodesigntheasphaltpavementstructure.Beside

7、s,thematerialshavetheobvioustransverselyisotropicduetotheasphaltmixture,gravelandsubgradesoilconstructedandcompactedbycomplexstress.Sothereexistingthelimitsintheoryofmultipleisotropicelasticmediumfordesigningandanalyzing.Thepaperwouldseparatelybuiltthe

8、dynamicmodelofhomogeneousisotropicasphaltpavementandtransverselyisotropicasphaltpavement,andutilizingtheSpectralElementMethodtoanalyzetheasphaltpavementdynamicresponseinducedbymovingload.Thisarticlelaunchestheresearchfromfollowingaspect