臺灣博碩士論文加值系統

鋪面之結構與破壞分析將影響鋪面的維修及鋪面的使用年限，使用合理的鋪面分析方法一直是鋪面研究者努力的焦點，鋪面結構承受車輛之荷重為動態行為，然而進行動態分析較為複雜且耗時，故過去的鋪面分析大都假設車輛荷重為靜態下進行，且由實驗室之潛變試驗可知，瀝青混凝土具有黏彈塑性之行為。本研究之目的即在發展動態與靜態黏彈塑性有限元素程式，以模擬鋪面在受車輛荷重下之動態反應並與靜態作一比較。本研究首先驗證靜動態有限元素程式之正確性，接著將動態與靜態有限元素程式與最佳化理論結合發展反算程式，並用三個已知正確材料參數之假設鋪面，使用動態與靜態之反算程式進行反算，可驗證反算程式之正確性。
最後本研究使用美國聯邦總署所建立之LTPP(Long-Term Pavement
Performance) 資料庫中之資料作為發展模式驗證之基礎，由資料庫中選取十個較有塑性變形之試驗路段，並由資料庫中取得其鋪面結構，接著進行鋪面之反算分析，以求得各試驗路段之材料性質，並將所得動態與靜態材料性質作一比較，接著將此材料參數進行鋪面之結構分析，靜態之結構分析為使用一常數荷重作用，而動態之結構分析使用三種不同車速荷重歷時作用，由分析結果發現車速越慢所造成之位移量越大，且其永久變形量亦越大，並將靜態與動態之位移量作一比較，接著探討其垂直應力與徑向應力之影響，由分析結果亦發現到當荷重移除時會產生垂直殘餘應力，且在動態分析時可知其垂直殘餘應力會隨時間增加而逐漸增大，亦將靜態與動態之分析結果作一比較。

The structural and distress analysis will significantly influence the pavement response, so the rational approach for the pavement analysis is the major concern of the pavement researchers. Since the dynamic analysis under the vehicle load is complicated, the static analysis of pavement is used in the past. It is also shown that
the pavement materials had viscoplastic behavior from the laboratory test results. The purpose of this study is to use elasto-viscoplastic model for the static and dynamic
analysis of pavement. At first, the static and dynamic elasto-viscoplastic program are verified, and these programs are incorporated with the optimization approach for the backcalculation analysis. Then the synthetic data are generated for the verification.
The LTPP database developed by FHWA in the United State is used for the pavement analysis and verification. At first, ten pavement sections are selected from LTPP database, which includes pavement structure information and time-history response data of FWD test, then the field model parameters are obtained from static and dynamic backcalculation analysis. In the structural analysis, the static structural analysis of pavement is conducted to obtain the displacement and stresses which are function of time, then the dynamic analysis of pavement under different types of vehicle loading. The results show the residual stress are developed, and the comparison of the results from the static and dynamic structural analysis are studied.

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅲ
誌 謝 IV
總目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機及目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法及內容 10
1.4 研究架構及流程 11
第二章 理論之推導 13
2.1 塑性力學理論 13
2.2 黏彈塑性理論 16
2.2.1 黏彈塑性基本理論 16
2.2.2 黏彈塑性應變增量 18
2.2.3 應力增量 19
2.3 黏彈塑性有限元素法 20
2.3.1 靜態黏彈塑性有限元素法理論 20
2.3.2 動態黏彈塑性有限元素法理論 22
2.4 最佳化理論 28
2.4.1 最佳化方法之簡介 28
2.4.2 多因次最佳化方法之分析 29
2.4.3 反算方法邏輯之驗證 32
第三章 程式驗證與美國LTPP資料庫 39
3.1 有限元素法程式之驗證 39
3.1.1 靜態有限元素法之驗證 39
3.1.2 動態有限元素法之驗證 42
3.2 鋪面模型之建立 45
3.2.1 靜態分析網格之建立 45
3.2.2 動態分析網格之建立 45
3.3 反算程式之驗證 46
3.3.1 靜態反算程式驗證 46
3.3.2 動態反算程式驗證 48
3.4 美國聯邦公路總署LTPP資料庫 50
3.4.1 長期鋪面績效計畫(LTPP) 50
3.4.2 Datapave 網路版介面使用簡介 51
3.4.3 選取LTPP 試驗路段之鋪面相關參數 55
3.4.4 LTPP 試驗路段之選擇 56
第四章 LTPP試驗路段之靜動態反算分析 58
4.1 靜態反算分析 58
4.1.1 靜態黏彈塑性反算分析之流程 58
4.1.2 三層鋪面之靜態黏彈塑性反算分析 59
4.1.3 四層鋪面之靜態黏彈塑性反算分析 61
4.2 動態反算分析 68
4.2.1 動態黏彈塑性反算分析之流程 68
4.2.2 三層鋪面之動態黏彈塑性反算分析 69
4.2.3 四層鋪面之動態黏彈塑性反算分析 74
4.3 靜態與動態黏彈塑性反算分析之比較 78
第五章 動態與靜態反算於結構分析 81
5.1 靜態結構分析 81
5.1.1 靜態三層鋪面之結構分析 81
5.1.2 靜態四層鋪面之結構分析 88
5.2 動態結構分析 94
5.3 靜態與動態結構分析之比較 108
第六章 結論與建議 123
6.1 結論 123
6.2 建議 125
參考文獻 126

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