基于轮胎－路面复杂动力特性的交叉口沥青路面设计

城市道路交叉口区域的破坏是制约路网使用性能的瓶颈，随着交叉口规模的扩大，需要对交叉口路段进行专门道路设计。本研究首先界定合理的交叉口区域范围，通过交通调查、车辆运行特征分析确定用于设计的交叉口区域；然后针对交叉口车辆减速、加速频繁，采用轮胎－路面的复杂动态路面模型，利用动态有限元分析方法，分析交叉口沥青路面在荷载作用下的路面响应，尤其重视对于沥青面层剪切状态和表面拉伸状态的定量分析；然后结合沥青混凝土的性能参数，分析影响沥青路面使用性能的设计指标，提出合理的轴载换算系数确定方法；最后，利用最新引进的加速加载测试设备，在室内铺筑试验路，通过测试与分析，研究实际加、减速荷载下路面的破坏规律。课题研究目标，在于揭示交叉口路面破坏机理、提出合理设计指标，提出针对性的交叉口路面设计方法，改善城市道路交叉口的路面性能。

本论文以交叉口区域主要的行车特性及路面结构出现的典型破损类型，利用ANSYS有限元软件，建立了轮胎—路面作用模型，对3-D轮胎路面接触应力分布进行了计算，并对3-D轮胎路面接触应力作用下的沥青路面力学响应进行了分析。同时基于交叉口区域的行车特点，考虑更加接近实际受力状态的移动非均布荷载，采用有限元软件对交叉口路面的影响因素进行分析研究，找出其应力场的分布规律，并结合双剪统一强度理论，探讨交叉口路面的破坏原因。本研究成果对于揭示道路交叉口受力状况，破坏特征及针对其特殊复杂的受力状况进行有针对性的专门路面设计具有重要的理论意义及应用价值。