基于横观各向同性的沥青路面设计理论

本书Part 1针对路面材料本身具有各向异性的特征，建立了基于横观各向同性的路面响应模型，探讨在路面结构分析中应用此理论进行分析的方法。本部分在收集、分析现有国内外研究成果的基础上，针对路面材料各向异性的特征，进行了理论推导、程序编制、路面结构计算与分析，建立了基于横观各向同性路面结构设计方法，并成功运用于我国传统的半刚性基层沥青路面以及含碎石材料层的路面结构中。

第2章首先在评述现行柔性路面设计理论和设计方法的基础上，讨论了现有路面结构分析程序，对其材料模型和相关理论体系进行了分析。然后，对我国的柔性路面设计方法进行了评述，结合现在正在修订的沥青路面设计方法，提出了构建新的柔性路面设计指标的设想。

第3～第6章主要针对基于横观各向同性的半空间体理论和实际应用进行了研究和分析。

第3章针对本研究所基于的设计理论与方法进行了介绍，详细推导了刚度系数和工程弹性参数之间的关系。

第4章在上述理论的基础上，给出了基于横观各向同性的轴对称层状弹性体系的状态方程，并对状态方程的解进行了讨论，对此种情况下的多层体系解法进行了初步的探讨，给出了解法的整体思路，经弹性参数的蜕化，与各向同性的理论解进行了对比，验证了方法的可靠性。

第5章推导出状态转移矩阵的显式，经过复杂的计算，给出了轴对称荷载作用下半无限体表面位移的统一解（转化公式），并与已有的解进行了对比，验证了本研究的结果。同时，采用双因素的分析方法，全面系统地对半无限体表面位移的影响因素进行了分析，与各向同性体进行了对比，得到了一些有益的结论。

第6章针对轴对称横观各向同性半无限体的通解进行了理论推导，经过弹性参数的假定，可化简为布辛尼斯克公式，得到了垂直集中力和圆形均布垂直荷载作用下的半无限体表面位移显式，及圆形轴对称垂直荷载作用下的表达式，并应用到半无限体的弯沉盆分析中。通过理论分析发现，随着土基横观各向同性的增强，无论是软土基、中等强度土基及高强度土基，其路基表面弯沉都普遍下降，但随着离荷载作用点的增加，土基横观各向同性的影响减弱，刚性下卧层的放置，其距荷载圆中心点处的弯沉介于土基各向异性度1～2之间。路基表面弯沉显式的推导为基于横观各向同性的土基弹性参数的反演，以及路基施工质量的控制奠定了理论基础。(www.xing528.com)

第7章在上述理论的基础上，经过复杂的计算和推导，首次给出基于横观各向同性轴对称荷载作用下的多层体系初始值解，解决了多层体系解计算中的关键技术，建立了基于横观各向同性的沥青路面计算理论，并编制了相应的路面结构计算与分析程序ANISOLAYER，并与其他著名的各向同性层状体系理论解进行了对比，证明了本程序的可靠性。本章的完成，为横观各向同性理论在路面设计中的应用，奠定了坚实的基础。

第8章将横观各向同性理论应用于我国常用的半刚性基层沥青路面的结构分析中。研究了路面结构各层材料横观各向同性特性对路表弯沉的影响，结合国内外沥青路面关键性设计指标，重点分析了不同厚度沥青面层下的路表弯沉、半刚性基层底部拉应力和土基顶面压应变，并对半刚性基层处于不同的破坏阶段情况下的路面结构力学量进行了研究，得出了一些有益的结论。

第9章针对采用现行的各向同性沥青路面设计理论，碎石基层底部出现的拉应力问题，将横观各向同性理论应用于含级配碎石的不同组合厚度沥青路面结构分析中，对含碎石层的柔性路面结构、倒装路面结构以及碎石底基层分别进行了路表弯沉、沥青层底拉应变、半刚性基层底部拉应力以及土基顶部压应变的计算分析，并进行了相应于交通状况的适用性比较。

在理论分析的基础上，第10章和第11章分别对半刚性路面和柔性路面的结构设计方法进行了基于横观各向同性的分析，并在大量计算实例的基础上，绘制了可用于设计的诺谟图，供生产实践使用。第10章还结合工程实际针对半刚性基层沥青路面的早期破坏进行了分析，探讨了半刚性基层破坏的过程和理论模拟，给出了两阶段设计法的思路和具体事例，并对之进行了评述。第11章针对含碎石材料层的沥青路面结构进行了探讨和分析，结合例子，评述了此类路面结构破坏的关键性控制指标，并对碎石层在倒装路面结构中的作用进行了机理分析，得到了一些极有意义的结论，对于国际传统采用的碎石层沥青路面结构在我国的应用具有较大的现实意义。

最后，根据理论分析和实例计算，提出了一些主要结论，对于今后将横观各向同性理论应用到路面的结构分析中提出了有益的建议。