一、研究目的与意义

本项目依托合作单位参编的行业规范《天然石材砌块路面技术规程》，聚焦路面结构力学验算分析关键技术问题。在该规范编写前，石材砌块路面结构设计主要参照《城镇道路路面设计规范》（CJJ169 - 2012）推荐的等效厚度法进行结构层厚度计算。该方法虽借鉴普通行车道路面设计逻辑、具备操作简便的优势，但规范明确指出其局限性——对于半刚性基层和柔性基层，采用弹性层状理论的等效厚度法计算时，存在“荷载较小时结果偏于保守、荷载较大时结果偏于不安全”的显著缺陷。

针对这一行业技术痛点，本项目旨在通过科学方法提出更合理的结构验算方案，不仅能够弥补现有设计方法的不足，提升石材砌块路面结构设计的安全性与精准度，还能推动路面设计向耐久化、绿色化、经济化方向发展。同时，结合土木类专业人才培养目标，将行业实际问题转化为学生创新训练载体，实现理论与实践的深度融合，具有重要的工程应用价值与教学实践意义。

二、研究目标与内容

研究目标：以石材砌块路面为研究对象，通过有限元分析方法揭示不同结构组合、不同受力条件下路面各层应力应变规律，建立基于多工况的结构组合优选体系，为相关路面技术规范的力学验算部分提供科学支撑。

主要研究内容：

1. 荷载力学表现形式分析：系统梳理人行荷载、行车荷载（含轻交通、重交通）的荷载特性参数，建立符合工程实际的荷载计算模型，明确不同荷载类型在路面结构上的力学传递路径与分布规律。

2. 多结构组合有限元分析：基于弹性层状理论，搭建不同基层类型（半刚性、柔性）、不同石材砌块参数（尺寸、强度）的路面结构有限元模型，模拟计算各结构层在设计荷载作用下的应力、应变响应，对比分析结构组合对路面受力性能的影响。

3. 不利运维工况受力研究：重点模拟基层脱空这一典型不利运维工况，研究脱空区域大小、位置对路面结构受力的影响机制，明确脱空工况下路面结构的薄弱环节与破坏风险。

三、特色及创新点

1.研究视角贴合行业需求：聚焦行业技术标准制定中的实际问题开展研究，成果可直接为相关规范完善提供数据支撑与方法参考，实现“产学研用”协同创新。

2.分析方法具有针对性：突破传统等效厚度法的局限性，采用有限元法精准模拟多工况下路面结构受力状态，尤其关注不利运维工况的力学响应，使分析结果更贴合工程实际。

3.研究成果兼具多元价值：既可为石材砌块路面结构设计提供更合理的验算方法，又能形成一套可推广的路面结构有限元分析流程，为同类研究提供借鉴。

四、学生获得的训练

本项目将通过“理论学习 - 模型搭建 - 数据分析 - 成果总结”的完整研究流程，为土木类学生提供多维度能力训练：

1．专业技能训练：使学生熟练掌握ABAQUS限元分析软件的建模、网格划分、荷载施加与结果后处理方法，深化对路面结构层功能、弹性层状理论等专业知识的理解与应用。

2.工程思维培养：引导学生从行业规范与工程实际出发发现问题，通过文献调研、方案设计、数值模拟等环节锻炼逻辑思维与系统分析能力，学会用工程视角解决技术难题。

3.创新与辩证思维提升：通过分析现有设计方法的适用场景与技术局限，引导学生辩证认知技术发展的阶段性特征，在对比分析与方案优化中激发主动思考、大胆探索的创新意识，切实提升提出技术改进方案的创新能力与实践落地能力。