低温状态下沥青路面结构应力应变特性研究
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摘要
本文根据试验路温度实测数据,应用有限单元法模拟路面深度方向温度场分布及温度梯度,并分析了路面厚度,导热系数等因素对温度梯度影响规律。文中建立了低温下沥青路面结构力学计算模型,在温度场分析的基础上,进一步分析了低温状态下沥青路面温度应力,应变的分布规律。深入研究了材料参数以及结构参数,温度边界和参考温度对温度应力的影响规律,为考虑温度应力的沥青路面设计提供了依据,并初步提出了低温地区沥青路面结构设计的改进思路。
In this thesis, finite element method was employed to analyze the thermal stress of asphalt pavement under low temperature. Firstly, a pavement structure model was proposed to analyze the thermal field and the thermal stress. According to the measured data, the distribution of temperature field and temperature gradient were obtained. The effect of thermal conductivity coefficient on the temperature gradient was simulated. Secondly, thermal stress in the asphalt pavement under low temperature was analyzed based on the analyzing of temperature field. The influence of material, structural parameters and temperature changes on the thermal stress was studied. In addition, the importance of reference temperature was emphasized. Finally, the author proposed a preliminary approach for the design of asphalt pavement in cold region. The research results are of reference value for improving asphalt pavement design under low temperature.
In this thesis, finite element method was employed to analyze the thermal stress of asphalt pavement under low temperature. Firstly, a pavement structure model was proposed to analyze the thermal field and the thermal stress. According to the measured data, the distribution of temperature field and temperature gradient were obtained. The effect of thermal conductivity coefficient on the temperature gradient was simulated. Secondly, thermal stress in the asphalt pavement under low temperature was analyzed based on the analyzing of temperature field. The influence of material, structural parameters and temperature changes on the thermal stress was studied. In addition, the importance of reference temperature was emphasized. Finally, the author proposed a preliminary approach for the design of asphalt pavement in cold region. The research results are of reference value for improving asphalt pavement design under low temperature.
引文
[1]吴赣昌.半刚性路面温度应力分析[M].北京：人民交通出版社,1995
[2]李维特,黄保海,毕忠波.热应力理论分析及应用[M].北京：中国电力出版社,2004
[3]孙德兴.高等传热学[M].北京：中国建筑工业出版社,2005
[4]郭大智,冯德成.层状弹性体系力学[M],哈尔滨工业大学出版社,2001
[5]刘涛,杨风鹏.精通ANSYS[M].北京：清华大学出版社,2001.9
[6]吴赣昌.半刚性基层沥青路面温度场的解析理论[J].应用数学和力学重庆出版社,1997,18(2)：169-176
[7]付凯敏,徐丽红,陈京钰.不同沥青路面结构温度场研究.公路工程,2009.4
[8]韩子东.道路结构温度场研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2001.5
[9]秦健,孙立军.沥青路面温度场分布规律[J].公路交通科技,2006,23(8)：18-21
[10]杨学良,刘伯莹.沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析.公路交通科技,2006.11
[11]杨旭东,付其林,陈栓发.贫混凝土基层沥青路面温度应力数值分析.公路交通科技,2010,27(2)：1-5
[12]王昌衡,张翔宇,陈湘亮.骤然降温下的沥青路面温度场变化.中南公路工程,2007,32(3)：113-115
[13]何小高,卢先荣,徐海.应用ANSYS分析刚性路面的温度应力和荷载应力.公路与汽运,2004,总第102期：33-35
[14]马文涛.沥青路面低温开裂的温度应力分析.辽宁交通科技,2001,24(4)：4-6
[15]应荣华,田小革.沥青混凝土温度应力试验研究[B].公路,2001,4：66-69
[16]周志刚,李宇峙.气温和交通荷载对低温缩裂的影响[N].长沙交通学院学报,1996,12(1)：34-40
[17]郑建龙,周志刚,应荣华.沥青路面温度应力数值分析[N].长沙：长沙交通学院学报,2001,17(1)：29-32
[18]周宇鹏.沥青混合料降温收缩断裂特性研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2009.4
[19]胡宗文.路面材料收缩变形试验研究及路面结构热-力耦合分析[D].西安：长安大学硕士学位论文,2006.6
[20]张熙颖.沥青混合料低温抗裂性能研究及粘弹性分析[D].吉林：吉林大学硕士学位论 文,2005.5
[21]SuShanTa Dharroy, An Improved Asphalt Binder Specification Development For Low-temperature Pavement Cracking, Department of Chemistry, Degree of Doctor of Philosophy,2003.1
[22]Jung, Duhwoe, Selection and performance evaluation of a test method to assess thermal cracking resistance of asphalt-aggregate mixture, Oregon State University,1993
[23]郑传超,王秉纲.道路结构力学计算[M].人民交通出版社,2003
[24]李萍.外热源温度场模拟及其在导热系数测试中的应用[D].南京工业大学硕士学位论文,2005.6
[25]李迎,张炜,王智宇,等.突然降温对沥青路面温度梯度分布影响计算[B].北方交通,2009,(10)：1-3
[26]李炜光,申爱琴,张玉斌.半刚性材料温度应力分析研究[A].中南公路工程,2004,29(2)：54-57
[27]吴赣昌,凌天清.半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析[N].中国公路学报,1998,11(1)：21-28
[28]艾长发,邱延峻,毛成,等.不同沥青混凝土路面结构的大温差温度行为分析[A].公路,2008,(4)：14-19
[29]蒋应军,戴经梁.刚性路面中关于温度应力计算问题[A].岩土工程学报,2007,29(6)：837-842
[30]耿立涛,钟阳,乔娜.考虑材料特性随温度变化时沥青路面的温度应力[A].公路交通科技,2009,26(11)：16-20
[31]陈玉.沥青路面低温缩裂分析[D].西安：长安大学硕士学位论文,2006.5
[32]徐芝纶.弹性力学简明教程[M].高等教育出版社,2002.8
[33]邓学钧.路基路面工程(第二版)[M].人民交通出版社,2005.8
[34]宋允玲.考虑温度影响时沥青路面荷载应力分析[D].西安：长安大学硕士学位论文,2010.4
[35]中华人民共和国行业标准[S],公路沥青路面设计规范(JTJD50-2006),人民交通出版社,2007
[36]中华人民共和国行业标准[S],公路沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000),人民交通出版社,2000
[37]蔡正千.热分析[M].北京：高等教育出版社,1993.8
[38]张起森.道路工程有限元分析[M].北京：人民交通出版社,1983
[39]刑静忠,王永岗.有限元基础与ANSYS入门[M].北京：机械工业出版社,2005
[40](美)Saeed Moaveni著,王崧,董春敏,金云平等译.有限元分析：ANSYS理论与应用.北京：电子工业出版社,2005
[41]周生金.沥青路面荷载与温度耦合作用疲劳特性研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2005.5
[42]胡浩.多年冻土地区沥青路面温度应力研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2010.4
[43]胡鸿燕.基于半刚性沥青基层沥青路面温度场和温度应力数值模拟的研究[D].安徽：安徽理工大学硕士学位论文,2007.6
[44]徐东伟.沥青路面加铺层力学分析及疲劳寿命预估[D].西安：长安大学硕士学位论文,2005.6
[45]崔浩.导风叶轮低压铸造有限元模拟[D].西安：西安理工大学硕士学位论文,2007.3
[46]俞方英.基于沥青路面温度场的车辙标准研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2007.6
[2]李维特,黄保海,毕忠波.热应力理论分析及应用[M].北京：中国电力出版社,2004
[3]孙德兴.高等传热学[M].北京：中国建筑工业出版社,2005
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[26]李炜光,申爱琴,张玉斌.半刚性材料温度应力分析研究[A].中南公路工程,2004,29(2)：54-57
[27]吴赣昌,凌天清.半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析[N].中国公路学报,1998,11(1)：21-28
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[39]刑静忠,王永岗.有限元基础与ANSYS入门[M].北京：机械工业出版社,2005
[40](美)Saeed Moaveni著,王崧,董春敏,金云平等译.有限元分析：ANSYS理论与应用.北京：电子工业出版社,2005
[41]周生金.沥青路面荷载与温度耦合作用疲劳特性研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2005.5
[42]胡浩.多年冻土地区沥青路面温度应力研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2010.4
[43]胡鸿燕.基于半刚性沥青基层沥青路面温度场和温度应力数值模拟的研究[D].安徽：安徽理工大学硕士学位论文,2007.6
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[45]崔浩.导风叶轮低压铸造有限元模拟[D].西安：西安理工大学硕士学位论文,2007.3
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