开题报告-动荷载作用下沥青路面动态响应

1、长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称动荷载作用下沥青路面动态响应课题来源自选项目课题类型专题研究指导教师学生姓名学号专 业工程力学1.1研究背景及其意义高速公路属于高等级公路。其建设情况反映着一个国家和地区的交通 发达程度、乃至经济发展的整体水平。中国过去十几年来在经济增长和减 贫上取得了举世瞩目的成就，其重要成就是基础设施尤其是交通基础设施 的发展。高速公路的建设和发展是国家经济发展水平的风向标，中国高速公路 的发展同世界还有一定的差距，建设和管理方面的体制都不是很完善。加 快高速公路建设是中国经济社会发展的需要。随着国民经济的快速发展， 物流、人流、商品流大幅度增加，提高运输效率、降

2、低运输成本的要求日 益迫切。随着这些问题而来的是公路本身的问题。我国的公路交通突出表 现为交通量增大，汽车载重增加，车速加快。因此。对路面结构的可靠性 与耐久性提出了非常高的要求。在较大的运动荷载作用下，静力荷载模式 与车辆行驶过程中队路面的实际作用力之间的差异越来越大，路面结构的 动力学特性也远非静力学特性锁能描述。如果这些路面破坏的激励不能阐 述清楚。必然会给道路维护与使用带来影响。路面动力学模型很好的模拟了车辆和路面实际的工作特性， 因而对它的研究 对于深入地了解路面结构在动力作用下的各种力学响应，解释各种因动力作用而 产生的路面损害，保持路面良好的结构性能具有重要的理论价值。 我们所做

3、的假 设越符合实际，那么得到的理论价值也就越大。1.2沥青路面动力学现状东南大学邓学钧等年将半无限弹性层状体系在空间上离散化， 划分为若干有 限单元和无限单元的祸合，并推导了无限元的计算公式，进而又将动力问题在时 间上加以离散，提出了逐步求解弹性系统运动方程的算法， 最后利用编制的程序 对半波正弦荷载作用下层状体系的动力响应进行了计算和分析。钟阳等人利用LaPlace Han kel积分变换和传递矩阵相结合的方法推导出了轴对称半空间弹性 层状体系动态反应的理论解，并对某高速公路试验路进行了理论计算和现场实测 的比较。蒋建群，周华飞就弹性半空间在移动集中荷载下的稳态响应做了分析， 并给出了弹性半

4、空间内部动力响应和表面位移解。国外学者也对路面动力学进行过研究。如美国“战略公路研究计划”就有相 当大的部分是研究路面动力学，欧洲经济发展与合作组织在这方面也做了大量的 研究。现在路面动力学正成为公路科研领域国际学术界最热门的话题之一。在 50年代到70年代初，对运动荷载问题的研究多集中在弹性半空间体的分析上， 应用积分变换和复变函数中的解析函数理论， 成功的得出了均与速度的点何在下 的弹性体半空间体动力响应的理论解。 但在其后很长一段时间内，对运动负荷的 研究几乎停止。这一方面是因为在求解点何在下的弹性半空间动力响应的理论已 经接近完美；另一方面是因为在求解负载结构的动力响应时，在数学及力学

5、上都 遇到了极大的障碍。探究出目前在路面结构动力学的研究中，主要有 2种思路：(1) 利用建立的车辆模型，直接计算轮胎的动态力，即车辆施加给路面的动 载，然后利用动载系数将动载的影响转化为标准轴载作用次数的修正系数或路面 的静力响应如应力、应变的修正系数，即反映在路面使用性能和寿命的评价预估 模型中。借助这种思路，可分析参数对车辆动载的影响，继而对路面寿命的影响。(2) 根据弹性动力学理论，研究运动荷载和动力荷载下的路面响应。这一方 法偏重于理论研究，可以归结为地面动力学方面的研究。地面动力学的研究主要 是用来处理车辆载荷和爆炸载荷作用下地面结构的动力响应的分析和结构设计。实际上就是用弹性动力

6、学和随机振动理论，建立起地面结构在车辆载荷和动力载 荷作用下的数学模型，即描述地面运动的控制方程。对弹性动力学的数值解法公 认比较有利和简便的方法是有限单元法和边界元法。路面力学理论是路面设计与计算的基础，它专门研究如何应用弹性力学、 材料力学、粘弹性力学以及断裂力学等知识解算路面体系内的应力和位移并验算 路面的结构强度。路面体系在结构上比较复杂，它往往是一个大面积的层状结构， 支撑在无限的地基上，再加上材料的非弹性性质，在解算它的内力时会遇到很多 数学和力学的困难。因此对路面体系进行完全的力学分析，是极为困难的。所以,公认的方法是采用某些假设或者忽略一些次要的因素， 使路面体系的力学模型得

7、到简化，从而获得理论解答，再通过各种试验方法对理论进行修正， 取得理论和 实际的统一。1.3本文研究的主要内容本文主要针对目前动荷载作用下沥青路面动态响应分析研究相对较少的情基于有限单况，着重研究了动荷载有限元分析方法下沥青路面结构的响应情况。元法，运用了计算软件ANSYS对沥青路面的响应情况进行了深入分析，根据层 状弹性体系假设，建立半刚性基层沥青路面的3-D有限元模型，分析路面在动载 作用下的动态响应。讨论了路面在车辆动载作用下位移、 应力与应变的分布与特点。通过比较路面在移动荷载和制动荷载两种情况下的动态响应，总结沥青路面 的破坏机理。时间安排:第一阶段:2008年1月20日 2008年3月31日查阅资料，练习ANSYS软件使用及练习有关数学 计算，完成英文翻译和开题报告。第二阶段:2008年4月1日 2008年4月30日开始论文第三阶段:2008年5月1日 2008年5月10日提交初稿完成论文第一次修改第四阶段：2008年5月11日 2008年5月20日重新审阅并完成第二次修改第五阶段：2008年5月21日 2008年5月30日再次整理完成第三次修改第六阶段：2008年5月31日 2008年6月7日完成论文整理材