道路工程有限元实例.ppt

欢迎大家,道路工程有限元有限元实例,01,边坡稳定性分析,3,对该边坡进行稳定性计算分析，判断其稳定性、计算安全系数。边坡的尺寸如图所示。,该边坡围岩的材料性质见下表。,边坡围岩1弹塑性材料,边坡围岩2弹性材料,类别,弹性模量（GPA）,泊松比,容重（kN/m,3,）,内聚力(MPa),摩擦角（）,围岩1,30,0.25,2500,0.9,42,围岩2,31,0.24,2700,1.1,边坡基本参数,4,5,1-2,1-1,1-1,1-2,1.1,边坡基本参数,6,F,1,1.2,1.4,1.6,1.8,2,Cohesion,9.00E+05,7.50E+05,6.43E+05,5.63E+05,5.00E+05,4.50E+05,FricAngle,42.00,35.00,30.00,26.25,23.33,21.00,F,2.2,2.4,2.6,2.8,3,Cohesion,4.09E+05,3.75E+05,3.46E+05,3.21E+05,3.00E+05,FricAngle,19.09,17.50,16.15,15.00,14.00,不同折减系数对应的内聚力及内摩阻角：,1.1,边坡基本参数,1.2,网格划分及边界条件,7,1.2,结果及分析,8,F=1.0 变形图及X方向上位移云图,1.2,结果及分析,9,F=3.0 求解不收敛过程图,0,2,路面结构疲劳分析,10,2.1,路面结构基本参数,11,序号,结构层,材料类型,厚度,/cm,弹性模量,/,MPa,泊松比,1,上面层,细粒式沥青混凝土,H1=4,E1=1200,0.35,2,中,/,下面层,高模量沥青混凝土,H2=14,E2=1800,0.35,3,基层,水泥稳定碎石,H3=36,E3=1500,0.2,4,底基层,低剂量水泥稳定碎石,H4=16,E4=900,0.2,5,土基,E0=60,0.45,2.2 基本假设,对进行路面结构的有限元计算时，对边界、荷载等作了适当简化；,假设各层都由均质、弹性、各向同性材料组成，各层之间的接触面为层间完全连续，其上位移完全连续；,路面结构不存在裂缝。,12,13,2.3 行车荷载,计算行车荷载采用标准双轮轴载,100,kN,，胎压为,0.7,07,MPa,。,为方便计算，将轮胎接触面简化为矩形。,14,2.4 建模及计算,本文路面结构在水平方向和深度方向取其有限尺寸,(10 m,10 m),，应用三维实体单元进行离散处理,行车荷载位于有限尺寸结构中心,15,2.4 建模及计算,探讨高模量结构层模量与路面结构拉应力之间的关系,模量为,1200MPa,时，最大拉应力分布云图以及沿深度最大拉应力分布,最大拉应力分布云图,沿深度最大拉应力分布图,16,2.4 建模及计算,探讨高模量结构层模量与路面结构拉应力之间的关系,模量为,1400MPa,时，最大拉应力分布云图以及沿深度最大拉应力分布,最大拉应力分布云图,沿深度最大拉应力分布图,17,2.4 建模及计算,探讨高模量结构层模量与路面结构拉应力之间的关系,模量为,1600MPa,及,1800MPa,时，沿深度最大拉应力分布图,1600MPa,时沿深度最大拉应力分布图,1800MPa,时沿深度最大拉应力分布图,18,2.4 建模及计算,探讨高模量结构层模量与路面结构拉应力之间的关系,模量为,2000MPa,及,2200MPa,时，沿深度最大拉应力分布图,2000MPa,时沿深度最大拉应力分布图,2200MPa,时沿深度最大拉应力分布图,19,2.4 建模及计算,探讨高模量结构层模量与路面结构拉应力之间的关系,模量为,2400MPa,时，最大拉应力分布云图以及沿深度最大拉应力分布,最大拉应力分布云图,沿深度最大拉应力分布图,20,2.5 分析及结论,不同模量层的沿深度的最大拉应力分布情况,路面结构基层底部取得最大拉应力,随着模量的增加，层底拉应力逐渐减小，模量每增加,200MPa,，最大层底拉应力减少,200Pa,随着模量的增加，面层底部应力由受压向受拉过渡,21,2.5 分析及结论,高模量层结构模量与路面结构疲劳寿命的关系,疲劳寿命采用由同济大学在沥青混合料动态性能参数标准总报告中提出的疲劳方程进行计算。现行的沥青路面设计规范给出了不同基层、垫层材料对应的基层疲劳寿命方程。,该设计基层材料均选用稳定土类，对应的疲劳寿命可由层底面弯拉应力计算得到：,为标准轴载作用次数,为层底拉应力,为层底弯拉应力,22,2.5 分析及结论,高模量层结构模量与路面结构疲劳寿命的关系,模量,(,MPa,),1200,1400,1600,1800,2000,2200,2400,拉应力（,Pa,）,-33389,-25420,-17798,-10454,-3341.5,3570.9,10306,疲劳寿命,(,次,),模量,(,MPa,),1200,1400,1600,1800,2000,2200,2400,拉应力（,Pa,）,48420,48094,47819,47581,47370,47180,47006,疲劳寿命,(,次,),1.225e8,1.260e8,1.291e8,1.318e8,1.343e8,1.365e8,1.386e8,H=0.18m,（面层层底）,H=0.54m,（基层层底）,23,2.5 分析及结论,高模量层结构模量与路面结构疲劳寿命的关系,高模量结构层与路面结构的疲劳寿命成正相关,模量每增加,200MPa,，路面结构的疲劳寿命增加,3e6,次,谢谢！,