【摘 要】
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沥青路面水损害主要是交通荷载引起的路面结构荷载-渗流-损伤多场耦合效应的影响结果。目前,关于沥青路面在车辆荷载作用下的力学响应研究较多,但关于荷载-渗流耦合效应的研
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沥青路面水损害主要是交通荷载引起的路面结构荷载-渗流-损伤多场耦合效应的影响结果。目前,关于沥青路面在车辆荷载作用下的力学响应研究较多,但关于荷载-渗流耦合效应的研究较少。且在行车荷载作用下,饱水沥青路面的渗流规律是否遵循达西定律值得商榷。为此,本文在课题组试验成果的基础上,利用非线性有限元方法计算分析饱水沥青路面流固耦合作用。本文主要研究成果包括:首先,阐述了多孔介质和渗流理论及轴对称空间非线性有限元方法,并介绍了通用的有限元软件ABAQUS。在此基础上,根据非线性渗流定律,利用已有的大坝渗流分析成果与模拟计算分析对比,验证了 ABAQUS用于分析非线性渗流问题的有效性。其次,根据轴对称饱水沥青路面结构有限元分析,对比分析了采用不同的荷载模式(均布荷载和碗形荷载)、不同渗流理论(达西定律和Forchheimer型非达西定律)时沥青路面结构内力学场量的变化规律,指出应用碗形荷载和非达西渗流理论更能真实地反映沥青路面水损害程度,并揭示了沥青路面水损害的力学机理。最后,根据Forchheimer型非达西定律,开展碗形荷载作用下沥青路面荷载—渗流耦合效应分析,对比了面层厚度、回弹模量、车速、超载和非达西影响系数等因素对力学场量的影响。结果表明,非达西影响系数、超载对路面结构力学响应影响显著。
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