車輛-瀝青路面系統(tǒng)力學(xué)分析

前言

　　改革開放以來，中國公路交通得到迅速發(fā)展。到2008年年底，全國高速公路通車里程達到6.03萬km，為國民經(jīng)濟發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。但近年來我國高速公路在運營過程中出現(xiàn)了使用壽命嚴重不足的現(xiàn)象?！　∫鹇访娼Y(jié)構(gòu)使用壽命不足的原因較多，現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)設(shè)計體系無法有效反映實際交通荷載下路面結(jié)構(gòu)力學(xué)行為是其重要原因之一。目前我國及世界其他國家的瀝青路面設(shè)計方法中，把車輛荷載視為靜荷載或近似等效靜荷載，路面結(jié)構(gòu)視為彈性體系結(jié)構(gòu)。但隨著高速公路建設(shè)的發(fā)展，高速公路運輸已經(jīng)實現(xiàn)高速重載化。運行速度越高，車輛振動越嚴重，車輛對路面的振動沖擊荷載越大；運載重量越大，路面承受的荷載越高，尤其是高溫狀態(tài)下，瀝青路面表現(xiàn)出嚴重的黏彈性。路面設(shè)計中仍舊使用靜載模式已不能反映路面的實際受力狀況，無法解釋動態(tài)荷載作用下路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種現(xiàn)象。因此，深入研究重型車輛作用下瀝青路面承受的動荷載以及瀝青路面在移動荷載下的動力響應(yīng)，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

內(nèi)容概要

本書是為了推廣應(yīng)用西部交通建設(shè)項目——“瀝青路面動力響應(yīng)分析方法研究”所取得的成果而編寫的，系統(tǒng)而全面地闡述了重型車輛荷載作用下瀝青路面的力學(xué)行為，分理論研究和試驗研究兩部分。理論部分闡述了車輛動力學(xué)和瀝青路面動力學(xué)理論體系，試驗部分闡述了實際交通荷載下瀝青路面內(nèi)部動力響應(yīng)研究和瀝青路面層間黏結(jié)強度研究。    本書研究成果不僅理論方法和內(nèi)容新穎，而且在實際工程應(yīng)用中適應(yīng)性強，適合于從事公路交通的科研人員和工程技術(shù)人員閱讀參考，也可供高等學(xué)校教師和研究生學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

1  緒論  1.1  常用路面設(shè)計方法  1.2  車輛動力學(xué)研究現(xiàn)狀  1.3  瀝青路面動力學(xué)研究現(xiàn)狀2  車輛-路面系統(tǒng)動力學(xué)模型相關(guān)參數(shù)調(diào)查  2.1  典型重型車輛和軸載譜調(diào)查  2.2  瀝青路面材料靜態(tài)和動態(tài)模量調(diào)查3  重型車輛對路面作用動力荷載  3.1  路面不平度和路面譜  3.2  車輛動力學(xué)模型  3.3  主要動力學(xué)參數(shù)  3.4  典型重型車輛選擇及車輛參數(shù)  3.5  車輪動荷載影響因素分析4  基于三維黏彈性本構(gòu)關(guān)系的瀝青路面動力響應(yīng)分析  4.1  移動荷載下黏彈性層狀體系動力響應(yīng)模型  4.2  瀝青路面結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)評價指標(biāo)討論  4.3  典型半剛性基層瀝青路面動力響應(yīng)研究  4.4  典型瀝青路面結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)研究  4.5  倒裝結(jié)構(gòu)瀝青路面結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)研究5  基于解析解的瀝青路面動力響應(yīng)研究  5.1  引言  5.2  瞬態(tài)解析解推導(dǎo)  5.3  應(yīng)用實例及說明6  瀝青路面動力響應(yīng)試驗研究  6.1  瀝青路面高速公路動應(yīng)變傳感器設(shè)計  6.2  常溫狀態(tài)下，瀝青路面動力響應(yīng)野外現(xiàn)場試驗研究  6.3  低溫狀態(tài)下，瀝青路面動力響應(yīng)野外現(xiàn)場試驗研究  6.4  瀝青路面動力響應(yīng)足尺試驗研究7  移動車輛荷載下瀝青路面疲勞壽命研究  7.1  疲勞壽命預(yù)估方法  7.2  瀝青路面軸載譜研究  7.3  荷載橫向分布修正系數(shù)  7.4  現(xiàn)場修正系數(shù)  7.5  疲勞壽命計算8  瀝青路面層間黏結(jié)強度研究  8.1  瀝青路面層間黏結(jié)強度檢測系列儀器簡介  8.2  河南某城際快速干道層間黏結(jié)強度現(xiàn)場檢測  8.3  貴州某一級路大修工程層間黏結(jié)強度試驗檢測  8.4  河北某高速公路大修工程層問黏結(jié)強度檢測參考文獻

章節(jié)摘錄

　　自1988年沈大、滬嘉高速公路建成通車，我國公路建設(shè)進入了以高速公路和高等級公路為主的嶄新時代。到2007年年底，高速公路通車總里程已經(jīng)達到5.36萬km。經(jīng)過短短十幾年的建設(shè)，我國高速公路的發(fā)展走完了發(fā)達國家半個多世紀的發(fā)展歷程，成就斐然L2j。在取得巨大成就的同時，也出現(xiàn)了一些問題，特別是在已建成的高速公路中，瀝青路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較多的早期損壞，明顯表現(xiàn)出瀝青路面結(jié)構(gòu)長期使用性能不足。一些高速公路建成通車后不久，短的幾個月或者半年，長的3-5年就不得不進行大面積維修，既造成巨大的國有資產(chǎn)浪費，又影響交通服務(wù)能力。這促使我們對現(xiàn)有設(shè)計方法進行深入研究，提出能夠反映實際交通荷載下路面結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的結(jié)構(gòu)分析方法。　　目前世界各國的瀝青路面設(shè)計方法中，把車輛荷載視為靜荷載或近似等效靜荷載。經(jīng)過多年的發(fā)展，靜荷載模式路面設(shè)計方法已經(jīng)較完善，使用較廣，為工程設(shè)計人員所接受。同時，在車速較低、車載較小的情況下，靜荷載模式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計也是比較合適的。但從世界公路交通發(fā)展的規(guī)律看，隨著國家高速公路交通網(wǎng)致密化，交通車輛組成必然向高速重載方向發(fā)展。我國的公路交通現(xiàn)已進入重交通階段。盡管可通過采用增加軸數(shù)、輪胎數(shù)及輪胎接地面積等措施，使得重載車輛單位作用面積下的靜態(tài)壓強與小噸位車輛相同或接近，但由于車輛速度的提高和車輛載重的增大，使車輛在運動狀態(tài)下由于振動所引起的慣性荷載和沖擊荷載會大大增加。靜力荷載模式與車輛行駛過程中對地面的實際作用力之間的差異越來越大，地面結(jié)構(gòu)的動力特性也遠非靜力特性所能描述。因此，仍舊使用靜載模式已不能反映路面的實際受力狀況，無法解釋動態(tài)荷載作用路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種現(xiàn)象。　　隨著交通運輸業(yè)的發(fā)展，車輛類型越來越多，而且瀝青路面結(jié)構(gòu)屬于典型的層狀黏彈性體系。因此，道路結(jié)構(gòu)在運動車輛荷載作用下的力學(xué)行為相當(dāng)復(fù)雜，既受到車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)、車輛運行速度和車輛載重的影響，也受路面結(jié)構(gòu)參數(shù)和路面平整度及周圍環(huán)境的影響，同時與輪胎和路面的接觸關(guān)系密切相關(guān)。必須利用大系統(tǒng)理論，研究路面在實際運行車輛作用下的動力響應(yīng)，確定不同路面結(jié)構(gòu)在不同車輛作用下的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律、車輛動荷載影響系數(shù)規(guī)律，從而為高速公路路面設(shè)計提供合理的車輛荷載，為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計評價指標(biāo)的合理確定提供理論依據(jù)，為路面動態(tài)設(shè)計方法乃至設(shè)計規(guī)范的制訂做前期準(zhǔn)備工作。

編輯推薦

　　《車輛-瀝青路面系統(tǒng)力學(xué)分析》公路交通運輸中，車輛均采用橡膠輪胎，輪胎變形較路面變形大得多，車輛、輪胎與路面組成一個弱耦合系統(tǒng)。《車輛-瀝青路面系統(tǒng)力學(xué)分析》運用系統(tǒng)動力學(xué)思想，建立車輛動力學(xué)模型和路面動力學(xué)模型，開展重型車輛一瀝青路面系統(tǒng)力學(xué)行為研究。全書共分8章，具體內(nèi)容包括車輛-路面系統(tǒng)動力學(xué)模型相關(guān)參數(shù)調(diào)查、基于三維黏彈性本構(gòu)關(guān)系的瀝青路面動力響應(yīng)分析、基于解析解的瀝青路面動力響應(yīng)研究、瀝青路面動力響應(yīng)試驗研究等。

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