非軸對(duì)稱垂直荷載下層狀黏彈性體系理論解與應(yīng)用研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)外瀝青路面設(shè)計(jì)方法的力學(xué)模型是雙圓垂直均布荷載下層狀彈性體系。然而一方面，眾多實(shí)測(cè)或數(shù)值模擬顯示輪胎接地壓力并非典型的圓形均布荷載形式，其接地形式多呈現(xiàn)非軸對(duì)稱形式，而且接地荷載形式與胎壓及荷重相關(guān)。這樣采用圓形均布荷載來計(jì)算不能完整的反映輪胎荷載下路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)。另一方面，瀝青混合料是一種典型的黏彈性材料，材料性能會(huì)隨著荷載作用時(shí)間或環(huán)境溫度的變化而發(fā)生改變。因此，針對(duì)上述問題，構(gòu)建非軸對(duì)稱垂直荷載，考慮模型的簡(jiǎn)潔性和適用

2、性，采用Huet本構(gòu)模型描述瀝青混合料黏彈性能，分析雙曲拋物面荷載、橢圓荷載及材料性能變化對(duì)路面力學(xué)行為的影響。
　　首先基于非軸對(duì)稱荷載下層狀彈性體系一般解，結(jié)合非軸對(duì)稱荷載下彈性半空間體表面荷載形式及無窮遠(yuǎn)處邊界條件，得到非軸對(duì)稱垂直荷載下彈性半空間體的應(yīng)力和位移計(jì)算表達(dá)式；基于實(shí)測(cè)結(jié)果，引入雙曲拋物面及橢圓荷載函數(shù)形式，得到兩種荷載形式下彈性半空間體理論解。根據(jù)公式編寫計(jì)算程序，分析不同荷載下彈性半空間體表面垂向應(yīng)變分布；計(jì)

3、算結(jié)果表明，圓形均布荷載下路基頂部垂向應(yīng)變?cè)诤奢d圓內(nèi)相等，橢圓荷載下垂向應(yīng)變?cè)诤奢d圓中心最大、沿半徑方向逐漸減小，而雙曲拋物面荷載在圓心處最小、沿半徑方向逐漸增大，在荷載圓邊界處達(dá)到最大值。
　　其次，結(jié)合雙層連續(xù)體系層間結(jié)合條件表達(dá)式，推導(dǎo)雙層連續(xù)體系中各層力學(xué)參數(shù)計(jì)算公式。根據(jù)公式編寫計(jì)算程序，分析不同荷載下路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分布；計(jì)算結(jié)果表明，橢圓荷載下，荷載圓中心處的第一主應(yīng)力、第一主應(yīng)變、最大剪應(yīng)力都比拋物面荷載、圓形均布

4、荷載大。
　　再次，結(jié)合多層體系層間結(jié)合條件表達(dá)式，采用系數(shù)遞推法推導(dǎo)多層體系荷載參數(shù)表達(dá)式，結(jié)果表明，非軸對(duì)稱垂直荷載下層狀彈性體系荷載參數(shù)只有Ai、Bi、iC、Di四項(xiàng)，并且推導(dǎo)得到橢圓荷載和雙曲拋物面垂直荷載下應(yīng)力、位移理論解；編寫計(jì)算程序，采用半剛性基層及柔性基層作為算例，分析圓形均布荷載、雙曲拋物面荷載及橢圓荷載下路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果；計(jì)算結(jié)果表明，橢圓荷載下瀝青層疲勞及永久變形驗(yàn)算趨于不利狀態(tài)，而三種荷載下半剛性基層疲勞及

5、路基頂面永久驗(yàn)算結(jié)果相當(dāng)；分析一天不同時(shí)刻路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)，研究結(jié)果表明，隨著環(huán)境溫度的變化，第一主應(yīng)力、第一主應(yīng)變、最大剪應(yīng)力的最大值的位置會(huì)隨著時(shí)間而發(fā)生改變。
　　最后，分析Durbin法、Dubner法、FILT法及FT法四種Laplace數(shù)值反演方法精度、效率、長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算的有效性及參數(shù)的選??；結(jié)合彈性-黏彈性對(duì)應(yīng)原理，得到非軸對(duì)稱垂直荷載下層狀黏彈體系力學(xué)響應(yīng)理論解，引入Huet黏彈本構(gòu)方程，編寫計(jì)算程序，分析長(zhǎng)期固定荷