（道路与铁道工程专业论文）非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 轮胎与路面间的接触压力由于受轮胎负荷、轮胎结构类型、轮胎花纹等众多 因素的影响，并不是均匀分布。接触面积也并非圆形的，而是更趋近于椭圆形或 矩形。 本文以同济大学道桥试验室测得的实际路面轮胎接地压力作为路面接触压 力，以实际轮胎接地面积作为接触面积。使用实测的轮胎与路面接触压力资料， 更能确切的反应出路面在承受交通荷载时的受力反应， 对路面的分析研究更加的 有意义。接着利用多层弹性体系程序 apbi 检验 ansys 中建立的路面模型的准 确程度，以路表弯沉作为控制指标，建立轮胎作用于路表的荷载简化模型。然后 利用有限元软件对沥青路面在该荷载模型作用下进行计算分析，并讨论了花纹、 胎压、荷载的变化及路面结构组成、材料参数的变化对路面结构响应的影响。接 着对存在裂缝的半刚性道路结构， 利用实测荷载及矩形均布荷载进行设置应力吸 收层后的力学响应分析，从而评价非均布荷载与均布荷载的区别。最后对排水性 沥青路面进行了结构分析，并讨论了面层模量和厚度对其的影响。 关键词：接触压力，接触面积，柔性基层，半刚性基层，有限元方法，力学响应 非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究 ii abstract impacted by multitudinous factors, such as tire load, types of tire structure and tire tread, contact pressure between the tire and the pavement is uneven distribution. besides, contact area is really ellipse or rectangle, and not circular. the data of contact pressure used in this paper is from tongji university bridge test laboratory. using the actual contact pressure to analyze the pavement mechanical response is more significant. firstly, multilayered elastic system procedure apbi is used to examine the accuracy of the pavement model established in ansys, and the load model used in this paper is obtained with the control target of pavement deflection. secondly, asphalt pavement mechanical response is computed and analyzed by means of finite element software ansys under the load model. then, the effects of tire tread, pressures, loads, pavement structure compositions and material parameters are discussed. in addition, the differences between pavement mechanical response in non- uniform load and the uniform load are evaluated. then, with two different loads such as actual loads and the rectangular uniform loads, the mechanical response in the semi- rigid base with or without stress absorption layer is analyzed. finally, the structure analysis of the draining water bituminous pavement is carried on. key words: contact press, contact area, flexible base, semi- rigid base, finite element method, mechanics response 非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究 vi 表清单 表 2.1 无内胎载重车轮胎.18 表 2.2 测量轮胎的参数.22 表 2.3 测量车型的参数.22 表 3.1 路面结构组成.25 表 3.2 路面结构组成材料参数.25 表 3.3 标准圆型均布荷载参数.27 表 3.4 不同 x 方向尺寸时模型计算结果.28 表 3.5 不同 x 方向尺寸时模型计算结果.29 表 3.6 11.0020 型轮胎花纹的有效接地面积、虚面积和平均接地压力.36 表 3.7 两种花纹的拉应力.38 表 3.8 路面有限元计算结果.41 表 4.1 有限元计算结果.46 表 4.2 不同工况下路表深度处的最大剪应力.50 表 4.3 面层模量变化时计算路面结构的各层模量组合.51 表 4.4 不同工况下各面层模量组合的路表轮胎中心处弯沉（0.01mm） .51 表 4.5 不同工况下各面层组合模量的路表不同深度最大剪应力.53 表 4.6 不同工况下各面层组合模量的沥青混凝土底面最大拉应力及拉应变.54 表 4.7 基层模量变化时计算路面结构的基层模量组合.55 表 4.8 不同工况下各基层模量组合的路表轮胎中心处弯沉（0.01mm） .56 表 4.9 不同工况下各基层组合模量的路表不同深度最大剪应力.57 表 4.10 不同工况下各基层组合模量的沥青混凝土底面最大拉应力及拉应变.58 表 4.11 不同工况下土基模量变化的路表轮胎中心处弯沉（0.01mm） .59 表 4.12 不同工况下土基模量变化的路表各深度最大剪应力.60 表 4.13 不同工况下土基模量变化时沥青混凝土底面拉应力.60 表 4.14 不同工况下土基模量变化时沥青混凝土底面最大拉应变.61 表 4.15 不同交通荷载下的理论面层厚度（cm）.61 表 4.16 各结构计算面层厚度变化表.62 表 4.17 细粒式沥青混凝土厚度变化计算结果.62 表 4.18 中粒式沥青混凝土层厚度变化计算结果.63 南京航空航天大学硕士学位论文 vii 表 4.19 粗粒式沥青混凝土层厚度变化计算结果.64 表 4.20 各结构计算基层厚度变化表.64 表 4.21 基层层厚度变化计算结果.65 表 5.1 路面结构组成.67 表 5.2 两轮隙中心处裂缝两侧竖向位移.69 表 5.3 荷载在裂缝一侧时道路结构有限元分析结果.71 表 5.4 荷载在裂缝一侧时沥青底层有限元分析结果.72 表 5.5 荷载在裂缝正上方时道路结构有限元分析结果.74 表 5.6 荷载在裂缝正上方时沥青底层有限元分析结果.74 表 6.1 排水性沥青路面结构参数.78 表 6.2 多层弹性体系计算参数.78 表 6.3 排水性沥青路面有限元计算结果.79 表 6.4 排水性沥青路面多层弹性体 apbi计算结果.79 表 6.5 上面层模量对整个沥青层最大拉应力的影响.80 表 6.6 上面层不同模量的最大剪应力.81 表 6.7 上面层厚度对整个沥青层最大拉应力的影响.82 表 6.8 上面层不同厚度的最大剪应力.83 表 6.9 中面层模量对整个沥青层最大拉应力的影响.83 表 6.10 中面层模量变化的最大剪应力.84 表 6.11 中面层厚度对整个沥青层最大拉应力的影响.84 表 6.12 中面层不同厚度的最大剪应力.85 非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究 viii 图清单 图 2.1 弹性层状体系.8 图 2.2 三维的路面结构有限元模型.14 图 2.3 solid45 几何描述.15 图 2.4 不同结构的轮胎.16 图 2.5 不同的轮胎花纹.17 图 2.6 轮胎结构.18 图 2.7 vehicle- road surface pressure transducer array.20 图 2.8 计算用的轻型走向花纹轮胎接地面简化图示.23 图 2.9 计算用的 11.020 横向花纹轮胎接地面简化图示.24 图 3.1 标准圆型均部载荷.27 图 3.2 ansys 计算模型.28 图 3.3 路表竖向最大位移与模型 x 方向尺寸的关系.28 图 3.4 路表竖向最大位移与模型 y 方向尺寸的关系.29 图 3.5 柔性三路表弯沉值随土基厚度变化关系曲线.30 图 3.6 轮胎接地面简化图.31 图 3.7 ansys 建模中轮胎接触面.31 图 3.8 轮胎 1/2 的虚面积及有效接地面积 .32 图 3.9 不同作用面的弯沉值.33 图 3.10 z=1.0cm处的最大剪应力.33 图 3.11 z=2.0cm处的最大剪应力.33 图 3.12 z=3.0cm处的最大剪应力.34 图 3.13 z=4.0cm处的最大剪应力.34 图 3.14 x、y、z 方向的应力云图 .35 图 3.15 不同轮胎花纹的弯沉值.36 图 3.16 路面结构层不同深度的最大剪应力.37 图 3.17 路面结构层不同深度的垂直压应力.37 图 3.18 x、y、z 方向的应力云图 .38 图 3.19 不同胎压下的路表弯沉.39 图 3.20 1cm深处剪应力.40 南京航空航天大学硕士学位论文 ix 图 3.21 2cm深处剪应力.40 图 3.22 3cm深处剪应力.40 图 3.23 4cm深处剪应力.41 图 3.24 标准胎压下不同荷载的弯沉值.42 图 3.25 1cm深度剪应力.43 图 3.26 2cm深度剪应力.43 图 3.27 3cm深度剪应力.43 图 3.28 4cm深度剪应力.44 图 4.1 各组结构在不同荷载下的弯沉响应.47 图 4.2 各组结构在不同荷载下的路基顶面压应变.47 图 4.3 各组结构在不同荷载下的沥青混凝土层底最大拉应变.47 图 4.4 不同结构类型下的路表最大拉应变.48 图 4.5 不同结构类型下的路表最大拉应力.48 图 4.6 各种结构在不同荷载下的路表最大拉应变.49 图 4.7 不同工况下柔性结构路表弯沉在各面层模量组合下的变化图.52 图 4.8 路面结构面层模量不同组合下最大剪应力随深度的变化.53 图 4.9 面层模量组合不同时的沥青面层底部最大拉应力.54 图 4.10 基层模量变化下路表弯沉.56 图 4.11 基层模量不同组合下最大剪应力随深度的变化.57 图 4.12 基层模量组合不同时的沥青面层底部最大拉应力.58 图 4.13 不同工况下土基模量变化的路表轮胎中心处弯沉.59 图 5.1 荷载作用有限元模型图.68 图 5.2 裂缝有限元模型.68 图 5.3 裂缝变形计算点及裂缝变形前后.70 图 5.4 非均布有限元模型裂缝受力变形图.70 图 5.5 荷载在裂缝一侧时 sy 等值线图 .70 图 5.6 荷载在裂缝一侧时 sxz 等值线图.70 图 5.7 荷载作用在裂缝正上方时裂缝变形图.73 图 5.8 荷载在裂缝正上方时 sy 等值线图 .73 图 5.9 荷载在裂缝正上方时 sxz 等值线图.73 图 5.10 设置应力吸收层时荷载在裂缝不同位置的力学参数对比.76 图 6.1 排水性沥青路面结构示意图.77 图 6.2 最大拉应力对比图.79 非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究 x 图 6.3 最大拉应力随面层模量的变化.81 图 6.4 最大拉应力随面层厚度的变化.82 图 6.5 最大拉应力随中面层模量的变化.83 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体， 均已在文中以明 确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件， 允 许论文被查阅和借阅, 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 课题的研究背景和意义 我国的沥青路面设计方法中，以圆形均布荷载近似描述轮载对路面的作用 力，并将路表的弯沉和某结构层的弯拉应力作为设计控制指标。城市道路设计规 范（cjj37- 90）第 9.1.1 条中：结构设计应以双圆均布垂直和水平荷载作用下的 三层弹性体系理论为基础，采用路表容许回弹弯沉、容许弯拉应力及容许剪应力 三项设计指标。路面结构用计算机计算，无计算机时对于三层以上体系用当量层 厚度法换算为三层体系后查诺模图计算。 国际壳牌石油公司研究所的shell路面设计手册， 美国地沥青学会的设计手 册也以相似的方法进行路面结构设计。 当前国内外广泛使用的描述沥青路面结构 的力学模型理论为在解析法基础上的多层弹性体系。由于层间接触的复杂性，大 多数传统方法在路面设计时均只考虑层间完全连续的接触条件， 进行力学设计时 大多是按照圆形均布荷载的假设进行分析，或简单的非均匀荷载。然而实际测量 显示接触压力不是均匀的，接触区域在特定条件下才呈现圆形。传统的方法在路 面受力较小的情况下低估了路面的受力反应， 在受力较大时又高估了路面的受力 反应1。 20 世纪 90 年代以来，我国修建的高等级公路的基层结构形式基本上是半刚 性基层， 基层一般采用无机结合料稳定粒料， 底基层一般采用无机结合料稳定土， 采用半刚性基层可以增加路面结构的承载力， 为沥青面层提供稳定的支承。 但是， 随着全国各地大规模采用半刚性基层， 在使用过程中也发现了半刚性基层沥青路 面的材料，其结构性能比较容易造成基层开裂，从而导致在沥青面层形成反射裂 缝，加快路面破坏。例如，沪宁高速公路江苏段 1996 年 9 月通车，1999 年苏州 段仅横行裂缝就有两千余条。通过对国内高速公路使用性能的调查表明，半刚性 基层路面的开裂现象严重，已成为主要的破坏形式。调查显示，无论南方还是北 方，半刚性沥青路面都出现了裂缝。大量裂缝（反射裂缝）的产生，不仅削弱了 路面的结构强度，而且降低了路面的整体承载力，加速路面破坏。 为了避免使用半刚性基层产生反射裂缝，提出了柔性基层（即沥青稳定基 层） ，它是在国外级配碎石沥青路面基础上发展起来的，由于沥青稳定层材料良 好的强度和抗疲劳性能，使得这种结构在国外应用较广。其中最有代表性的是美 国的全厚式沥青路面结构和英国长寿命道路。 目前我国有关部门已经开始尝试使 非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究 2 用沥青稳定基层，例如在沪宁高速公路江苏段的扩建工程中，就采用了沥青稳定 基层结构。虽然柔性基层路面能够通过传统力学模式的验算，但是在实际使用过 程中，也会出现因强度不足而引起的疲劳开裂、车辙等各种破坏。因此，研究柔 性基层在非均布荷载作用下的力学性能， 关系到柔性基层是否能适应我国目前的 交通状况，能否推广使用的问题，具有显著的现实意义。 人们为了把握道路结构力学特征，合理进行道路结构设计，不断研究道路结 构的内部力学响应，以及影响其力学响应的各因素，如车辆荷载、轮胎内压、轮 胎接地面积、轮胎接地压力、路面结构层材料等。当前国内外对于力学响应各因 素的研究方法中，大多以面层内剪应力、层底拉应力、路表弯沉和土基顶部压应 变作为控制指标。柔性路面的主要破损形式是疲劳裂缝和车辙，与路面的力学响 应有关2。沥青层底部的拉应变是疲劳裂缝产生的原因，裂缝开始在底部逐渐发 展到表面。表面的剪应力或者拉应力过大，也会先在表面产生裂缝然后向下发展 3,4。路基顶面的竖向应变与车辙相关，车辙实际上是路面各层材料塑性变形的 累积5,6。作为轮胎压力的受力对象，沥青路面是目前最广泛使用的，其具有明 显的弹、粘、塑性质的复合材料，由于其材料存在非均匀性质，作用的接触荷载 的多样性，层间接触参数的确定以及边界条件的简化等问题，使得结构内力的分 析变得复杂。此外，轮胎接地压力的非均匀分布特性对路面结构内部受力有很大 影响。而轮胎接地压力分布随轮胎胎压、负荷不同而有很大变化，并且，随着生 产轮胎花纹的多样也使得轮胎接地压力更复杂。 一些轮胎压力调查报道货车胎压 在美国和其他世界地区都在提高7,8。胎压增加产生的显著效果是轮胎与路面接 触的面积减少。得克萨斯大学的研究发现在胎压增加了50%以后轮胎与路面接触 的面积减少了8%到20%9。 爱尔兰研究者最近报道当胎压从350kpa增加到750kpa 时，前操作轮胎与路面的接触面积减少35.2%，后双轮的接触面积减少22.4%10。 goodyear公司在测试欧洲盛行的宽底部“ 超级单精度型” 轮胎时也获得了同样 的结论11。如果车轴或者车轮的负荷保持不变，增加货车轮胎压力能减少轮胎与 路面的接触面积，由此逻辑推理，将会增加轮胎与轮面接触的压应力，从而给路 面带来更多的伤害。在如此复杂的作用环境下，要准确把握道路结构内部的力学 响应和轮胎接地压力的分布规律是十分困难的， 但其对实际的道路结构设计又是 如此的重要，因此，研究轮胎接触压力与路面结构内部的应变关系有着重要的意 义。 在研究轮胎接触压力与路面结构内部的应变关系时， 要采用实测的接触压力 资料。有学者证明，在使用了实测的轮胎与路面接触压力资料后，对路面的分析 研究更加的有意义。有了实测的轮胎与路面接触压力资料，在利用目前有效的路 南京航空航天大学硕士学位论文 3 面分析程序时更能确切的反应出路面在承受交通荷载时的受力反应。 本研究选取 胡小弟12实测的接触压力资料。原因是：目前轮胎接地压力测试装置主要研究轮 胎自身结构特性和力学特性，没有很好考虑沥青路面结构特点，也没有考虑公路 车辆的轴载特性（如超载、胎压超限等） 。在我国道路工程研究领域，更是没有 相关的试验设备。基于这点考虑，胡小弟12自主开发了一套轮胎接地压力的静态 测试装置（专利号zl032311990） 。该测试仪与已有测试装置最大的区别是其承载 台基于沥青混凝土，测点之间的相对性更加准确。利用该测试装置，胡小弟进行 了大量轮胎接地压力实际测量，取得了丰富的资料。 在弹性路面分析中除了弹性多层模型，还有有限元模型。路面结构由不同材 料的结构层及土基组成的，在荷载作用下其应力应变呈现非线性，应变随时间变 化而产生部分塑性变形。严格的说，沥青路面在力学性质上属于非线性的弹- 粘- 塑性体。但是考虑到行驶车轮作用的瞬时性，在路面结构中产生的粘- 塑性变形 数量很小，所以对于厚度较大、强度较高的高等级路面，将其视为线性弹性体， 并应用弹性层状体系理论进行分析计算将是合适的。 而另一方面， 利用有限元法， 公路研究者们己经对沥青路面结构的非线性、弹塑性、蠕变、粘弹性等问题有了 一定程度的研究，获得了一些较有价值的成果，与经典方法和实验结果相比较， 也证明了有限元法有能力处理这些问题。pichumani等13验证了有限元法在路面 结构中的适用性。以上两种模型都建立在工程力学的基础上，同时多层结构也有 更多的局限性。虽然有限元模型比多层模型更加准确，但有限元要求单元边界条 件的定义和合适的计算方法14。 综上所述，研究实测荷载作用下路面结构的力学响应，对于沥青路面结构设 计理论及方法，以及沥青路面的检测和施工质量控制提供了理论依据；对采用有 限元方法设计路面结构理论的发展， 以及丰富沥青路面荷载应力计算数值方法都 有着重要的意义。 1.2 国内外研究的技术现状 近年来，由于电子计算机的应用，以及力学理论和数值计算方面的发展，采 用汉克尔变换式和反演法，己能编制出多层弹性体系的计算机程序，求算多层体 系内任意点的应力和位移值。多层弹性理论体系，其特点是轮载被假定为圆形均 匀分布，只考虑材料的线弹性本构模型，并把路面简化为水平方向和深度方向无 限大。目前，采用积分变换法求解多层弹性体系应力和应变的计算机程序，在美 国有california研究院的elsym程序，chevron研究公司的chev- sl程序，shell 非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究 4 研究工作组的bisar程序，在澳大利亚有联邦科学与工业研究院的gcp- 1程序 等。后两者也适用于计算水平力作用下的应力和变形。 有限元法不仅可以模拟接触压力的分布形式和大小， 还可以模拟车轮动态下 对路面的力学作用。路面材料的非线性，例如非线弹性、粘弹性、塑性、粘塑性 和粘弹塑性等等，甚至裂缝的产生、发展和传播也能够通过有限元计算模拟。 tielking等15考虑轮胎路面相互接触的大变形特性，建立轮胎的有限元模型计算 得到接触压力，并将接触压力作为路表面的作用荷载，利用illi- pave程序计算 得到沥青面层底部的拉应变， 研究结果表明用非均布荷载计算得到的拉应变大于 传统的均布垂直荷载产生的拉应变。roque和myers16利用表面装有传感器的刚 性垫板，测得轮胎与刚性垫板接触面内的压力分布，并且通过有限元分析得到利 用刚性垫板测得的压力能够反映轮胎在实际路面上的接触压力。 刘锋等17考虑轮 胎的材料非线性、几何非线性、橡胶帘线复合材料各向异性、以及橡胶材料本身 的不可压缩特性等， 利用非线性有限元分析了9.00 r 20子午线轮胎静态下与地面 的接触问题，考察了不同下沉量、不同内压及静摩擦系数等因素对轮胎静态接地 面内应力应变场的影响。计算表明，在一定的充气压力下，随着轮胎下沉量的逐 渐增大，接地形状从圆形逐渐得变为椭圆形、矩形，接地区应力分布由内高外低 逐渐得变为内低外高，即发生翘曲现象。胡小弟等12采用三维有限元法，对不同 车辆及其轮载作用力的均匀和非均匀分布情形下， 沥青路面的力学响应进行了分 析。得到的结论是车辆轮胎负荷反映到路面从接地形状上更接近于矩形, 而且其 量值的分布更是呈现出非均匀特性。从路面结构的受剪特性来看，在一定的范围 内其受路面结构层厚度的影响不太明显，特别是基层厚度对其影响更小。面层厚 度的增加对提高路面的抗剪性能虽然有利，但提高幅度也并不明显，从经济适用 性来讲并不一定可取。 路面结构层的最大弯拉应力量值及其作用位置随结构层厚 度变化比较复杂，且作用位置并不一定是出现在结构层底部，而是有可能在路表 面或是结构层中部的位置，从这点来讲，现有的公路沥青路面设计规范中仅取路 面结构层层底进行弯拉应力验算不一定合理。 可以肯定的是轮载作用力的分布特 性对路面结构力学影响的差异是相当显著的。 目前接触压力的影响直接用车轮负荷来代替轮胎压力。虽然，在车轮负荷和 轮胎压力之间存在着必然的联系，但这种联系不能对接触压力的影响做出解释。 因此， 迫切需要一种方法论用来明确的说明轮胎膨胀压力和相应的接触压力对路 面受力和性能的影响。randy等18在得克萨斯交通运输局的协助下，研究估计了 在各种车轮负荷和轮胎压力共同作用下典型路面结构的力学响应。 一种多层线弹 性电脑程序 circly 被用于估计均匀连续压力和实际接触压力作用下的路面反 南京航空航天大学硕士学位论文 5 应。计算了纵向的和横向的拉力和最高层的压缩点。传统的道路设计程序中，假 定均匀压力作用于圆形区域，用数量统计分析影响效果。这种传统的模型用来估 计最高层的压缩力被证明是最高度可靠的。然而，在实际接触压力下，沥青底层 的拉力与均匀接触压力下沥青底层的拉力完全不同。 国内外一般有两种方法预测路面在交通荷载作用下的瞬时受力反应， 仪器测 量方法和分析研究方法。目前的仪器测量方法一般有压力板法、压力传感器法、 压力敏感膜法和光吸收法等。同济大学道路与交通教育部重点实验室的ye- 2000 型液压式压力试验机， 开发了轮胎接地压力的测试装置， 并进行了不同轮胎型号， 同一型号轮胎不同花纹的轮胎接地面积及接地压力测量。 在不同荷载和胎压的作 用下，mateos和snyder19利用明尼苏达道路研究设备测量了四种类型的路面。 tielking等20利用荷载传感器测得轮胎接触面积内的沿轮胎宽度方向上的压力分 布，结果表明轮胎胎压和荷载对压力分布有较大的影响。长春汽车研究所自行设 计开发了轮胎静特性试验台，通过对不同结构、不同胎面花纹的轮胎接触面积内 三维压力分布的测试， 试验结果表明轮胎印迹内垂直压力在宽度上的分布类似马 鞍形，印迹长度上的压力分布在印迹中部是平坦的，而在两边接近于二次抛物线 21。谭惠丰22等对实测的轮胎接地压力分布与有限元计算结果进行了校核，压 力分布和变化趋势完全一致。dae- wook park，emmanuel fernando，joe leidy23 采用南非发明的运动压力垫测量轮胎的接触压力，并建立车轮负荷的模型，对沥 青层底部的水平应变，地基顶部的压缩应变，各个深度的主要应力都作了预测。 从预测的应变中，他们还估计了路面的服务寿命，轮胎负荷和轮胎膨胀压力使用 限定应变标准。在当前应用的弹性层状路面分析程序中，他们的研究成果为路面 设计和评价提供更加确切的路面受力参数。 由于轮胎接地压力的分布及规律十分复杂，研究者们大多数在静态分布下， 进行路面的力学响应分析。 在车辆运行中的一些特殊状态， 例如轮胎偏转、 急转、 碰撞等情况下的轮胎接地性能研究还很少。 j. stempihar .r. 等24根据高速公路获 得的资料， 建立车轮的偏转模型。 新建和改建路面的aashto2002路面设计指南， 使用了机械试验路面设计程序， 并考虑交通负荷的侧面移动和用数值表示车轮的 位置和标准偏移。jeffrey等研究提供的平均值和标准值可以在这个设计程序中使 用。陈静、刘大维等25建立了路面在车轮制动作用下的三维有限元分析模型。分 析了车轮制动作用路面的动态响应，其结果表明,在车轮制动作用下,半刚性路面 的应力、应变等大大增加,路面的疲劳破坏增大。沥青面层间的剪切应力的增大 以及表面层大量的垂向拉应变,使沥青面层产生滑移,半刚性路面产生波浪、拥包 等变形。 车轮的制动作用是导致半刚性路面沥青面层疲劳破坏和剪切滑移破坏的 非均布荷载作用下沥青路面的力学响应研究 6 主要原因。向坤山26采用正弦波动荷载加载，利用三维有限元数值法对动载作用 下路面各结构层中的垂直、水平及横向动应力分布规律进行了模拟。 通过上述的调查研究已基本了解了轮胎接地压力的分布及大小， 非均布荷载 作用下沥青路面的力学响应研究现状， 以及分析路面力学响应所运用的方法和手 段，为研究路面的力学响应奠定了基础。 1.3 本文的研究方法和内容 1.3.1 研究基础 目前在建立模型时有两种对路面施压的方式， 一种是通过模拟