三维有限元模型在柔性路面分析中的应用

彭威德

从Boussinesq的最初研究线性弹性材料模型到现在，路面结构分析得到了很大的发展。之后Boussinesq的理论又在Burmister和Schiffman的研究中被扩展为一个多层弹性模型。这一理论作为众多程序(如BISAR)的基础，现在已经发展成为相当流行的路面分析理论。线性弹性的缺点是，除了在低应力水平和微小应变的情况外，它不能作为具有实际应力应变行为的土层模型。因为决定杨氏模量的几个变量，E、泊松比和 ν的最合适的值取决于围压和偏应力，我们无法利用简单但合理的方法选择线性弹性中的E和ν。这导致了许多非线性结构模型的制定，在过去四十多年中，这方面研究的一部分相对来说比较严谨，一部分建立在实证研究的基础上，还有一部分建立在理论原则的基础之上。

1 沥青混凝土的表征

动态模量是复模量的绝对值，它是从粘弹性模型得到一个弹性模量。这个模型引入了温度、负荷率、沥青粘度和混合粒度等因素。根据Garcia和Thompson的研究结论，该模型提供了与实验室结果相一致的准确结论。从这个模型中得到的弹性模量的值可能低于2 000MPa，亦可能高达10 000MPa，其具体数值根据沥青混合特性、温度和负荷率而定。对于有限元分析，我们根据NCHRP指南中的建议假定它的值为 4 000 MPa。此值的取值条件为连续的级配混合料、新的条件以及温度范围在15℃～20℃之间。

2 颗粒材料制备与表征

为了简化和改善土壤参数测评并完善压实控制，本文提出，利用已开发的便携式非破坏性设备来衡量原位弹性模量的优势。……