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摘 要

沥青路面有着许多优越的性能，例如：振动小、舒适性好及养护维修方便。因此在全世界得以广泛应用。改革开放以来，我国国民经济又好又快发展的同时，道路交通也随之快速发展。然而，道路超载现象愈发严重，道路实际承载力已大大超出了其理论值，使沥青路面出现了翻浆、车辙、裂缝等严重危害。

重载交通下沥青路面的病害已产生许多不利的影响且引起了人们的广泛关注。一方面看来，我们需要通过法律法规规范车辆运输，通过经济措施严惩重载车辆。与此同时，我们还要加强对沥青路面结构受力分析的研究，以提高沥青路面的承载力，并且减少重载的危害。因此，本文旨在分析重载情况下沥青路面结构受力机理，利用有限元力学理论，为实际工程建设的设计提供理论依据。

关键字：沥青路面；重载；有限元 ；弹性层状体系；动力响应

ABSTRACT

Asphalt pavement has been widely used due to its advantages, for example: small vibration, comfortable running and easy maintenance. Since China"s reform and opening up, and the rapid development of economy in the country, road traffic is also able to develop quickly .However, the phenomenon of overloading is very common, the actual bearing capacity of the road is more than its theoretical value, there have been some harmful effects like the pumping, the rutting on asphalt pavement and cracks.

The harmful effect of asphalt pavement under overloading has risen wide attention. On the one hand, we need to regulate the vehicles by laws and regulations, punish overloading vehicles seriously by economic measures. On the other hand, we need to strengthen the research of asphalt pavement structure , in order to improve the bearing capacity of asphalt pavement and reduce the harm of overloading. Therefore, the purpose of this paper is to analyze overloading cases mechanism of asphalt pavement structure, using the theory of finite element mechanics, and to provide theoretical basis for the design of the actual project construction.

Key　Words : asphalt pavement; overloading; finite element; elastic layer system; dynamic response

目录

第一章 绪论 1

1.1提出问题 1

1.2国内外研究形状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3研究内容 3

第二章 沥青路面的基本理论 4

2.1.沥青路面结构的基本理论 4

2.1.1弹性层状理论的介绍 4

2.1.2主应力的计算 5

2.2弹性层状体系的运用与不足 6

第三章 沥青路面有限元理论 8

3.1有限元方法的介绍 8

3.2八结点四边形等参数单元 8

3.2.1单元中任一点的坐标、位移及形函数 9

3.2.2应变矩阵 9

3.2.3应力矩阵 10

3.2.4单元刚度矩阵 10

第四章 重载作用下沥青路面结构动力响应的分析 10

4.1超限与超载 11

4.1.2两者之间的关系 12

4.2重载的概念与特征 12

4.3重载下沥青路面常见病害 13

4.3.1裂缝 13

4.3.2车辙 13

4.3.3坑槽 13

4.4车辆对沥青路面的作用 14

4.5轴载换算 14

4.6静载、恒载及动载的比较 15

第五章 结论与展望 16

5.1 结论 17

5.2展望 17

致 谢 17

参考文献（References） 18

第一章 绪论

1.1提出问题

改革开放以来，随着国民经济的又好又快发展，我国高速公路的建设与施工也得到了大幅度的发展。1988年，自从上海至嘉定高速公路建成并通车，开启我国大陆高速公路的新篇章；1990年沈大高速公路通车，使我国高速公路发展进入新的纪元；在第十一个五年计划期间，我国高速公路建设加快步伐稳健，五年内的通车里程增加了三点三万公里，平均每年公路里程增加6600公里。国家最新规划表示，我们预计在2015年，高速公路总里程总计将达到十点八万公里。

随着经济的发展，路面交通量逐步扩大，重型汽车使用大大增加，车辆超载的现象越来越普遍，沥青路面交通渐渐开始无法满足其需求。道路交通已表现出大流量、重载的特点，渠化交通日益明显，这使得沥青路面早期破坏现象严重，路用性能下降，出现了车辙、裂缝等主要病害，大大缩短了其使用性能与耐久性。

为了提高沥青的使用性能，减少重载带来的病害，降低养护和维修的费用，对沥青路面结构受力尤其是重载条件下的受力机理进行研究。

1.2国内外研究形状

1.2.1国外研究现状

路面结构设计的目标是保证沥青路面满足规定的使用要求，包括强度、刚度、整体性和耐久性、抗疲劳、耐老化等要求。为此，世界各国道路工作者们励精图治，设计出了许多新的方法。

沥青路面是柔性路面，其结构设计的方法大致有两种，他们是经验法与力学经验法，此外还有剪力指标法和弯沉指标法等。

典型的经验法有美国的加州承载比（CBR）法和美国各州公路和运输工作者协会（AASHTO）法。经验法分为以下几步，先观测道路的各项性能，收集路面结构组合以及其性能和轴载作用次数等数据，经过整理后建立路面结构、车辆荷载和路面使用性能三者之间的关系。于此同时，进行试验路路面结构的力学分析，建立起与力学指标、荷载参数以及使用新能指标的关系。组合这两方面的关系建立的设计模型，可以估测不同路面使用性能，确定轴载作用次数变化量，则可以按照预定要达到的使用性能的要求来估测实际沥青路面的寿命，最终确定好路面结构的厚度情况

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