三維有限元素應用於柔性鋪面之非線性分析

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：75

、訪客IP：3.17.75.227

姓名

馮天正(Tin-Cheng Fong) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

三維有限元素應用於柔性鋪面之非線性分析
(Nonlinear Analysis of Flexible Pavement Using Three-Dimensional Finite Element Method)

相關論文

★ 電弧爐氧化碴特性及取代混凝土粗骨材之成效研究	★ 路基土壤回彈模數試驗系統量測不確定度與永久變形行為探討
★ 工業廢棄物再利用於營建工程粒料策略之研究	★ 以鹼活化技術資源化電弧爐煉鋼還原碴之研究
★ 低放處置場工程障壁之溶出失鈣及劣化敏感度分析	★ 以知識本體技術與探勘方法探討台北都會區道路工程與管理系統之研究
★ 電弧爐煉鋼爐碴特性及取代混凝土粗骨材之研究	★ 放射性廢料處置場緩衝材料之力學性質
★ 放射性廢料深層處置場填封用薄漿之流變性與耐久性研究	★ 路基土壤受反覆載重作用之累積永久變形研究
★ 還原碴取代部份水泥之研究	★ 路基土壤反覆載重下之回彈與塑性行為及模式建構
★ 重載交通荷重對路面損壞分析模式之建立	★ 鹼活化電弧爐還原碴之水化反應特性
★ 電弧爐氧化碴為混凝土骨材之可行性研究	★ 鹼活化還原碴漿體收縮及抑制方法之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本研究主要探討鋪面在不同的斷面，及使用不同的材料情況下，重車對路基土壤頂端壓應變和瀝青面層底部張應變之影響。針對設於中央大學的兩個試驗斷面，以商用軟體ABAQUS有限元素數值分析程式，建立三維有限元素鋪面模型，分別以線性及非線性分析對軸載重下鋪面結構之反應進行探討。採用不同的軸重及接觸胎壓施加於柔性鋪面上，考慮基層及路基土壤回彈模數之非線性行為，擷取道路斷面下最大之壓應變和張應變進行分析。
結果顯示在雙軸載重下，以傳統二維疊加方法分析柔性鋪面所得之反應，於面層底部張應變及路基土壤頂端壓應變均較三維分析結果有高估現象，因此在多軸載重下之鋪面分析，使用三維有限元素分析確有必要。而比較柔性鋪面線性與非線性分析，所得的結果具有一定程度的差異。此外，接觸胎壓對面層底部張應變之影響較大，軸重則對路基頂端壓應變之影響較大。當低軸重下隨接觸胎壓之提高，將使軸重當量因子有明顯的提高，此時軸重當量因子由面層底部張應變控制，而隨著載重的提高，軸重當量因子則逐漸由路基頂端壓應變所控制。

摘要(英)

This study focuses on effects of the tensile strain at the bottom of the surface layer and the compressive strain at the top of the subgrade soil caused by heavy vehicles on different cross-sections of flexible pavement. This study uses the well-developed software, ABAQUS, to develop a pavement analysis model using three-dimensional finite element method. The study also explores the linear and nonlinear materials for the two testing pavement sections in the campus of National Central University.
The results revealed that the pavement response using linear and nonlinear analysis can be somewhat different. The tire contact pressure has a lager influence on the tensile strain at the bottom of surface layer. On the other hand, the axle load has a greater effect on the compressive strain at the top of subgrade. In addition, increasing the contact pressure under low axle loads cause significant increase in the equivalent axle load factor. Meanwhile, the equivalent axle load factor is controlled by the tensile strain at the bottom of the surface layer; and with the increase in axle load, the equivalent axle load factor will then be controlled by the compressive strain at the top of the subgrade soil.

關鍵字(中)

★ 柔性鋪面
★ 非線性分析
★ 有限元素法
★ 回彈模數

關鍵字(英)

★ nonlinear analysis
★ flexible pavement
★ resilient modulus

論文目次

第一章緒論1
1.1研究目的1
1.2研究內容1
1.3研究方法2
第二章文獻回顧4
2.1多層彈性理論4
2.1.1計算輪胎對路面所造成的應力4
2.1.2圓形均佈荷重中心下方之垂直應力增量5
2.1.3輪荷重位置與接觸面積之決定6
2.1.4多層彈性系統7
2.1.5多層彈性理論鋪面設計程式7
2.2路基土壤之彈性模數10
2.3有限元素法應用於鋪面結構分析13
2.3.1有限元素法鋪面分析程式13
2.3.2連體的基本定律14
2.3.3有限元素法16
2.3.4軸對稱的工程問題17
2.3.5半無限空間元素18
2.3.6有限元素法模擬半無限空間18
2.3.7三維有限元素模型之建立19
2.4軸重當量因子20
2.5回彈模數設計法22
2.6材料非線性行為23
2.7路面結構強度指數24
第三章研究方法29
3.1ABAQUS有限元素法軟件29
3.2試驗斷面30
3.3施加載重31
3.4擷取數據32
3.5參數變化範圍32
3.6有限元素模型驗証34
3.7道路斷面模型之建立34
3.8選定材料模式36
3.9設定邊界條件37
3.10土壤非線性行為方程式37
3.11自撰擷取分析程式38
第四章結果與討論49
4.1驗証道路有限元素模型之可靠性49
4.2線彈性三維有限元素鋪面模型相關分析55
4.2.1單軸載重重車對鋪面影響的相關分析56
4.2.2雙軸載重重車對鋪面影響的相關分析58
4.2.3軸重當量因子(Equivalency Factor, EF)60
4.3非線性三維有限元素鋪面模型相關分析62
4.3.1線性與非線性分析之比較62
4.3.2鋪面結構強度指數62
第五章結論與建議113
5.1有限元素模型之驗証113
5.2線彈性材料的相關分析114
5.3軸重當量因子之研究結果114
5.4非線性分析之研究結果115
5.5建議116
參考文獻117

參考文獻

1.Das, B.M., Principles of Geotechnical Engineering, third edition, PWS Publishing Company, U.S.A., (1993).
2.Huang, Y.H., Pavement Analysis and Design, Prentic-Hall, Indc., New Jersey, U.S.A., (1993).
3.林炳森、徐鴻鈞、吳東霖，「剛性鋪面於靜態荷重下力學行為之研究」，第五屆路面工程學術研討會論文集，第365-380頁 (1991)。
4.劉明樓、黃建維，「三維非線性有限元素法於柔性路面之結構分析」，第十屆鋪面工程學術研究會論文集，基隆，第475-484頁 (1999)。
5.劉明樓、黃建維，「柔性邊界於路面之線性與非線性結構分析」，第十屆鋪面工程學術研究會論文集，基隆，第465-474頁 (1999)。
6.Liu, M.L., "The modified approach for rutting prediction," Proceedings of 7th National Conference on Pavement Engineering Symposium, Keelung, pp. 261-270 (1993).
6.Liu, M.L., "The modified approach for rutting prediction," Proceedings of 7th National Conference on Pavement Engineering Symposium, Keelung, pp. 261-270 (1993).
8.劉明樓，「路面績效程式之發展與驗證」，第八屆鋪面工程學術研究會論文集，基隆，第187-196頁(1995)。
9.Zaghloul, S. and White, T., "Use of a three- dimensional, dynamic finite element program for analysis of flexible pavement," Transportation Research Record 1448, pp. 60-69 (1992).
10.Mamlouk, M.S. and Mikhail, M. Y., "Concept for mechanistic- based performance model for flexible pavements." Transportation Research Record 1448, pp. 149-157 (1992).
11.Hassan, H.F. and White, T. D., "Finite element modeling of flexible pavement subdrainage," Proceedings of 76th annual meeting of Transportation Research Board, Washington D. C. (1997).
12.Reddy, J.N., Finite Element Method, McGraw-Hill, London, (1993).
13.ABAQUS/Standard User's Manual, Version 5.8.1, Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc., U.S.A., 1998.
14.蕭志銘、林樹豪、李梓賢，「三維有限元素法於柔性鋪面之應用」，第十屆鋪面工程學術研究會論文集，基隆，第563-572頁 (1999)。
15.蕭志銘，「瀝青混凝土永久變形之評估與預測」，碩士論文，國立成功大學土木研究所，臺南(1999)。
16.黃偉慶、宋侑玲，「本土化柔性鋪面設計之重車與胎壓考量」，國立中央大學土木工程研究所研究報告，臺北 (1998)。
17.陳式毅，「公路局瀝青路面R值設計法討論」，臺灣公路工程月刊，第11卷，第7期，第36~54頁(1985)。
18.林志棟，「路基土壤阻力值之工程特性及其在路面工程上之應用」，台灣省公路局材料試驗所，(1981)。
19.吳鳳儀，「由美國日本之瀝青路面設計方法探討本局路面設計法（一）」，臺灣公路工程月刊，第10卷，第9期，第31~48頁。
20.林志棟、黃偉慶，「臺灣地區柔性路面厚度手冊研擬」，國立中央大學土木工程研究所(1996)。
21.Thornton and Elliott, R.P., "Resilient modulus - what is it?," Proceedings of 37th Highway Geology Symposium, Helena, Montana, pp. 267-281 (1986).
22.Thornton and Elliott, R.P., "Resilient modulus - what does it mean?," Proceedings of 37th Highway Geology Symposium, Helena, Montana, pp. 283-301 (1986).
23.Lee, W., Bohra, N.C., Altschaeffl, A.G., and White, T.D., "Resilient modulus of cohesive soils," Journal of Geotechnical and geoenvironmental engineering, pp. 131-136 (1997).
24.Zaman, M., Chen, D.H., and Laguros, J., "Resilient moduli of granular materials," Journal of Transportation Engineering, ASCE, Vol. 120, No. 6, pp. 967-988 (1994).
25.American Association of State Highway and Transportation Officials, Guide for Design of Pavement Structures (Volume 1), AASHTO(1986,1993).

指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2000-7-11

推文