【摘要】：在我國(guó)多雨地區(qū),瀝青路面常見(jiàn)的病害主要為水損害。水在車輛荷載的反復(fù)作用下會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力和真空負(fù)壓抽吸壓力的作用,使瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的粘附性降低,喪失了集料之間的粘結(jié)力,從而致使瀝青膜從集料表面脫落,進(jìn)而造成瀝青路面水損害。透水路面的合理設(shè)計(jì)是減輕水損害產(chǎn)生的重要手段。目前透水瀝青路面的水-力耦合作用機(jī)制尚不清楚,透水瀝青路面在溫度、飽水和荷載共同作用下、非飽水荷載共同作用下的動(dòng)力響應(yīng)機(jī)制的研究尚未進(jìn)行,這些問(wèn)題的解決都將直接影響瀝青路面水力耦合作用機(jī)制以及動(dòng)力響應(yīng)特性揭示。因此,本文對(duì)透水瀝青路面在水-力耦合作用下、熱-水-力耦合作用下、水-氣-力耦合作用下的動(dòng)力響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行研究,基于路面材料為彈性多孔介質(zhì)的假定以及Biot固結(jié)理論,建立三維瀝青路面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有限元模型,采用有限元數(shù)值模擬的方法獲得路面各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力、位移和孔隙水壓力,通過(guò)分析各物理參數(shù)的影響以揭示水損害的機(jī)理,為透水瀝青路面的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。本文的主要研究?jī)?nèi)容描述如下:(1)水-力耦合作用下的透水瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)研究。利用多場(chǎng)耦合分析軟件COMSOL,建立移動(dòng)荷載作用下的飽水瀝青路面三維有限元模型,結(jié)果表明,彈性模量的變化對(duì)于路面的豎向應(yīng)力有較大影響,對(duì)于橫向應(yīng)力的影響較小。動(dòng)荷載作用下瀝青路面上面層-中面層之間承受的橫向拉應(yīng)力最大。因此在瀝青路面的設(shè)計(jì)中,應(yīng)著重對(duì)此位置進(jìn)行防裂設(shè)計(jì);速度對(duì)于飽水瀝青路面的孔隙水壓力影響較小,而荷載峰值的大小對(duì)孔隙水壓力有較大的影響。當(dāng)荷載峰值增加50%時(shí),孔隙水壓力增大59.8%,說(shuō)明荷載峰值的增大會(huì)加劇路面的水損壞。(2)熱-水-力耦合作用下的透水瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)研究。建立熱-水-力耦合作用的三維瀝青路面有限元模型。分析在移動(dòng)荷載和溫度荷載共同作用下,模擬飽水瀝青路面的動(dòng)力時(shí)程響應(yīng)結(jié)果。結(jié)果表明,僅在溫度荷載作用下,路面結(jié)構(gòu)的豎向應(yīng)力僅在頂層有較為明顯的變化。并且溫度的升高會(huì)增大路面的橫向拉應(yīng)力。(3)水-氣-力耦合作用下的透水瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)研究�；诜秋柡蜐B流理論,模立了水-氣-力耦合作用的三維瀝青路面有限元模型,并與飽水瀝青路面結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,非飽水瀝青路面最大橫向應(yīng)力約為150kPa,而飽水瀝青路面最大橫向應(yīng)力結(jié)果約為800kPa,說(shuō)明水的排出對(duì)于避免道路出現(xiàn)裂縫有很大的作用。非飽水瀝青路面的最大孔隙水壓力為56.76kPa,與同條件下的飽水瀝青路面相比下降了 40.70%。本文通過(guò)分析水-力耦合、熱-水-力耦合、水-氣-力耦合作用下的透水瀝青路面的動(dòng)力響應(yīng),揭示水損害的機(jī)理,為透水瀝青路面的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U416.217;U418.6;O347.3
【圖文】：

圖１．１技術(shù)路線示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏａｄｍａｐ逡逑１．５本章小結(jié)逡逑（］）本章首先提出了透水瀝青路面的優(yōu)點(diǎn)及廣闊的應(yīng)用前景。防止高孔隙水壓力和高逡逑

圖３．１瀝青路面結(jié)構(gòu)體系幾何模型逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ａｓｐｈａｌｔ邋ｐａｖｅｍｅｎｔ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑表３．１飽水瀝青路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋３．１邋Ｍａｔｅｒｉａｌ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒ邋ｏｆ邋Ｓａｔｕｒａｔｅｄ邋Ａｓｐｈａｌｔ邋Ｐａｖｅｍｅｎｔ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑

式中：Ｐ■…作用在車輪上的荷載，ｋＮ；邋ｐ＿…輪胎接觸壓力，ｋＰａ。逡逑在我國(guó)現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：Ｐｍａｘ邋＝０．７ＭＰａ，用式３－１計(jì)算，可以算出當(dāng)量直逡逑徑。隨時(shí)間的歷程變化曲線如圖３－２所示，即逡逑豐逡逑Ｐ｝ｎａｘ逡逑°邐Ｔ／２邐了邐卞逡逑圖３．２．輪載的加載歷程曲線逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｔｈｅ邋ｌｏａｄｉｎｇ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｗｈｅｅｌ邋ｌｏａｄ逡逑戶ｍａｘ邋＝７００ｋＰａ。隨時(shí)間的歷程變化曲線如圖３．２所示，即逡逑Ｐ邋＝邋＾ｎａｘＳｉｎ（＾０邐（３＿２）逡逑ｐ＝０邐ｔ＞Ｔ逡逑Ｔ為單次車載作用時(shí)間，當(dāng)車速為８０ｋｍ／ｈ時(shí)，等效的Ｔ約為０．０４５ｓ，逡逑在本章研宄中，根據(jù)上述公式可計(jì)算得到荷載的當(dāng)量圓直徑為２１．３２ｃｍ。且瞬時(shí)移動(dòng)逡逑荷載最大賦值取為０．７ＭＰａ。行駛速度為４０ｋｍ／ｈ時(shí)，單元上荷載作用時(shí)間約為０．５４２ｓ。逡逑在此模型中，移動(dòng)荷載的作用位置位于橫向的中心位置，且沿著縱向從一端移動(dòng)至另逡逑一端。模型底面邊界為全約束，側(cè)邊界為法向約束，上邊界自由。由于本模型是全透水路逡逑面模型，因此，路面結(jié)構(gòu)除底面之外，側(cè)邊和頂面均為透水邊界，且假定結(jié)構(gòu)各層的初始逡逑孔隙水壓力為０。飽水瀝青多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)中固相為瀝青混合物質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)。逡逑３．２．４網(wǎng)格劃分逡逑運(yùn)用Ｍａｐｐｅｄ映射網(wǎng)格劃分方式先將頂面進(jìn)行四邊形網(wǎng)格劃分

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2794669