【博士】應(yīng)用數(shù)學(xué)力學(xué)方法研究瀝青路面結(jié)構(gòu)特性【2008】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　本文應(yīng)用數(shù)學(xué)力學(xué)方法，分析了瀝青路面結(jié)構(gòu)在三種狀態(tài)下的性能，即常溫下的一般受力狀態(tài)、高溫下的粘彈性能和低溫下的抗開裂性能。　　對(duì)于常溫狀態(tài)下的瀝青路面結(jié)構(gòu)，利用彈性層狀體系理論，分析了層狀路基合成模量的計(jì)算方法，得到了雙層彈性層狀彈性體系當(dāng)量模量諾模圖，并分析了當(dāng)量模量的影響參數(shù)。對(duì)柔性承載板、剛性承載板作用下的當(dāng)量模量，以及規(guī)范上的當(dāng)量模量計(jì)算公式進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)三種情況的差異較大，特別是規(guī)范上的計(jì)算公式甚至有得到負(fù)值模量的情況，嚴(yán)重與實(shí)際不符?！　》治隽碎L(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)的概念和含義，以及設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理選取。對(duì)兩種長(zhǎng)壽命路面的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了參數(shù)分析，得到了設(shè)計(jì)指標(biāo)最為敏感的影響參數(shù)，為陜蒙路提出了試驗(yàn)路方案和推薦型式。提出了路面結(jié)構(gòu)和造價(jià)的優(yōu)化規(guī)劃方法，對(duì)規(guī)定參數(shù)范圍和設(shè)計(jì)指標(biāo)的一個(gè)例子進(jìn)行了優(yōu)選，根據(jù)各結(jié)構(gòu)層的造價(jià)函數(shù)，對(duì)目標(biāo)函數(shù)為造價(jià)的規(guī)劃進(jìn)行了計(jì)算?！　「鶕?jù)對(duì)應(yīng)原理，求解了粘彈性半空間體，對(duì)其表面位移進(jìn)行了參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)不可回復(fù)粘性系數(shù)最為敏感，而對(duì)可回復(fù)彈性和粘性系數(shù)最不敏感。通過拉普拉斯逆變換的數(shù)值法，求解了粘彈性雙層體系，總結(jié)了利用對(duì)應(yīng)原理和拉普拉斯逆變換數(shù)值方法求解多層體系的一般方法。以三層體系的瀝青路面為例，為瀝青面層提出了三種不同的非線性粘彈性模型，以考慮瀝青面層隨著荷載次數(shù)增加的固結(jié)效應(yīng)。提出了車轍的計(jì)算方法，計(jì)算了車轍與荷載作用次數(shù)的關(guān)系，分析了車轍的各種影響因素?！　?duì)于路面材料的抗開裂性能，分析比較了各種評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法，著重對(duì)SCB試件進(jìn)行了分析，利用有限元方法計(jì)算SCB試件裂尖附近的應(yīng)力和位移分布，根據(jù)斷裂力學(xué)理論求得了不同裂縫長(zhǎng)度時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子，擬合了計(jì)算公式，討論了其影響因素。對(duì)路面結(jié)構(gòu)的芯樣和試驗(yàn)室的兩種試件進(jìn)行了SCB試驗(yàn)，得到了它們O℃和-20℃下的斷裂韌度。對(duì)于路面結(jié)構(gòu)的反射裂縫和自上而下裂縫，建立了有限元分析模型，分析計(jì)算了它們?cè)?℃、20℃下I型、II型開裂的應(yīng)力強(qiáng)度因子，擬合了計(jì)算公式，對(duì)四種面層厚度不同的情況進(jìn)行了對(duì)比，分析了不同面層模量對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。利用描述裂縫擴(kuò)展速率的Paris公式分析了I型開裂裂縫的壽命，得到了裂縫長(zhǎng)度與荷載作用次數(shù)的關(guān)系曲線，對(duì)不同面層厚度、不同裂縫類型的壽命進(jìn)行了比較?！　?

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