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第十九讲
弹性层状体系理论
1路面结构应力计算为何可采用弹性层
状体系?
2弹性层状体系理论的基本假定是什么?
3路表测试弯沉换算回弹模量的依据是
什么?
整个路面结构在力学性质上属于非线性的弹
粘-塑性体
●由于不同材料层组成的路面结构的抗疲劳性
能和使用的耐久性,不允许各结构层在行车
作用下产生塑性变形的累加,尽量将变形控
制在弹性工作阶段,加之高等级道路较厚的
结构厚度、较高的强度、行车作用的瞬时性
(通过路面某点百分之几秒),将其视作线
性弹性体,应用弹性层状体系理论进行分析
和计算路面结构的应力、应变和位移。
1基本假设与解题方法
道路路面结构体系的特点:层状结构
坐落在路基上,路基坐落在无限深的
地基上。
受力特点:承受复杂荷载多次不均匀
重复作用,本来是弹—粘—塑性,各
向异性的动力学问题,简化成圆形均
布静载作用在弹性层状体系上,见图
1和图2
III
E
E.
E,,u
图1弹性层状体系示意图
基本假设:
1每一层均由均质各向同性的以及位移和形
变是微小的线性弹性材料组成,其弹性参数以
2最下层在水平方向和垂直向下方向为无限大
空间体),其上各层在水平方向无限延
伸但竖向具有一定厚度h
3层间接触:各层分界面上的应力和位移完全
连续(称连续体
或者紧向的应力和位移连
续而层间的摩阻力为零(称滑动体系);
4各层在水平方向无限远处及最下一层无限深
处的应力、形变和位移均为零
5不计自重:
看d
or
图2圆柱坐标系中微分单元体受力分析图
求解时,将车轮荷载简化为圆形均布荷载(
垂直荷载与水平荷载),并在园柱坐标体系
中分析各分量。在图2的圆柱坐标(、Bx)
中,在弹性层状体系内微分单元体上,应力
分量有三个法向应力
σ、和,及三对剪应力:
当层状体系表面作用着轴对称荷载时
各应力、形变和位移分量也对称于对称
轴,即它们仅是r和z的函数。因而
x=4=000==0三对剪应力
只剩下一对tx
。下面以这种轴
对称的情形为例,简述弹性层状体系各
分量的求解方法。
由弹性力学得知,对于以圆柱坐标表示
的轴对称课题,其平衡方程(不计体积
力)为
O
rX oz
OF
0
F
表示体系内任一点应力形变关系的物理方
程为:
e,=Lo -u(oa+o
E
[0-从(2+,)
E
(a2-1(Gn+)
2(1+)
E
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