轮迹横向分布对异形钢桥面板疲劳性能的影响

以温岭市某座异形钢箱梁为研究对象,对车辆在右转弯时轮迹的横向分布进行统计分析,得到其车辆轮迹横向分布概率模型;采用数值模拟方法,分别分析了实测轮迹横向分布及规范(JTG D64—2015)的轮迹横向分布对异形钢箱梁桥面板4种典型疲劳构造细节的疲劳应力幅的影响并进行了比较。结果表明:虽然转弯时轮迹中心线的分布宽度较直行时大,但在某个横向分布区间内表现出更大的集中性;车辆右转弯时,桥面板典型疲劳构造细节的疲劳应力幅受轮迹横向分布的影响十分显著;对于所选取的4种疲劳构造细节,在采用实测轮迹横向分布模型时其等效应力幅均小于规范规定的轮迹横向分布模型的等效应力幅,说明按规范(JTG D64—2015)的轮迹横向分布模型计算偏于安全。

沥青路面轮迹横向分布系数的实测与分析

利用现场交通摄像的方法,在我国不同省份的多条沥青路面上实测了轮迹横向分布系数,并对其影响因素进行了分析.结果表明,随着车辙的增加,轮迹横向分布更为集中.由于交通行驶方式的不同,高速公路和其他道路的轮迹横向分布特性有明显区别.高速公路的轮迹横向分布比其他道路更为集中,而其他道路的轮迹横向分布整体偏向内侧.分别为高速公路和其他道路提出了轮迹横向分布系数的典型值,可供路面结构分析和设计使用.

轮迹横向分布对钢桥面板疲劳应力幅的影响

为了对正交异性钢桥面板考虑轮迹横向分布影响时疲劳应力谱的简化计算提供参考,以港珠澳大桥正交异性钢桥面板为例开展研究。在对比分析国内外轮迹横向分布研究成果的基础上,采用ANSYS有限元软件建立实桥疲劳控制梁段三维仿真分析模型,研究了3种典型轮迹横向分布模型对疲劳易损细节应力幅的影响。研究结果表明:考虑轮迹横向分布的影响计算等效应力幅时,可仅考虑轮迹横向最不利位置所在车道的轮载贡献;不同易损细节之间折减系数的波动随轮迹分布模型集中程度的增加而增加;轮迹横向分布对等效应力幅的影响随易损细节位置至顶板距离的增加而增加;等效应力幅折减系数可取为0.9。

高速公路沥青路面轮迹横向分布研究

就高速公路不同车道上不同车型的轮迹分布特点进行了研究,确定了高速公路双向四车道、六车道和八车道在考虑不同情况下的车道系数和标准轴载轮迹横向分布系数推荐值,给出了按照一定的规则将从观测站或收费站得到的双向或单向年平均日交通量和交通组成换算为设计所需的等效标准轴次的两种不同方法,为更科学合理地确定高速公路的等效标准轴次提供了可能.

考虑轮迹横向分布的沥青路面疲劳寿命修正系数

为了研究轮迹横向分布对沥青路面结构使用寿命的影响,道路施工过程中,在沥青面层底部布置动应变传感器,研究移动荷载下半刚性基层沥青路面动力响应横向分布规律。综合考虑轮迹横向分布和路面结构动力响应横向分布,计算得到沥青路面疲劳寿命修正系数。研究结果表明:移动车轮荷载下,沥青面层底部最大纵向拉应变的横向分布呈"M"形,进行沥青路面疲劳寿命评估时,只需要考虑距双排轮胎中心40cm之内位置产生的破坏作用;沥青面层底部横向弯拉应变的横向分布比较复杂,进行疲劳寿命评估时,只需要考虑轮胎下部产生的破坏作用。试验路的疲劳寿命修正系数为0.16,可为类似半刚性基层沥青路面结构设计和疲劳寿命评估提供参考。

基于疲劳等效的轮迹横向分布系数研究

目前采用的确定轮迹横向分布系数的方法比较粗略。可以通过疲劳等效的方法确定全断面内最不利位置的疲劳寿命以及其他位置对该位置的影响,进而提出基于疲劳等效的轮迹横向分布系数。

飞机轮迹横向分布测试系统的比选分析

文章介绍了国外机场相关轮迹横向分布测试系统,以及国内公路轮迹横向分布测试方法,通过分析各个测试系统的技术原理与系统自身的优缺点,并结合具体工程实例应用,综合考虑国内机场安全及运行管理要求,选取出一套最便捷、合适的机场跑道轮迹横向分布测试系统,为我国机场飞机轮迹横向分布数据收集提供参考。

考虑轮迹横向分布的钢箱梁桥面板U肋处受力与疲劳分析

为研究轮迹横向分布对钢桥面板受力与疲劳性能的影响,本研究基于有限元理论建立悬索桥钢桥面板有限元模型,得到不同轮载作用下、不同参数构造的钢桥面板细节的等效应力,并计算其疲劳损伤度;通过数学方法建立车辆轮迹分布模型,确定轮迹在车道不同位置的分布概率,从而提出一种考虑轮迹横向分布的疲劳损伤计算方法。结果表明:U肋与横隔板连接处的应力幅受轮迹横向分布的影响范围较小,约为1.5 m,不必考虑多车效应;U肋与横隔板厚度的增加能改善研究部位的受力性能;U肋腹板处的损伤相对较小,靠近顶板部位、腹板与底板连接部位的损伤较为严重;考虑车辆轮迹分布后的疲劳损伤度下降了74%,因此考虑车辆轮迹的位置可以提高疲劳损伤评估的精确度。

基于视觉干预的高速公路行车轨迹横向分布方法的研究

由车辆荷载在道路横断面的不均匀分布引起的高速公路路面局部破坏是影响路面寿命的主要原因之一。根据行车视觉环境与驾驶员行为之间的关系,利用视觉干预的理念,采用不同道路交通标线的组合使车辆行驶轨迹横向偏移,轮迹横向偏移后,路面横断面内受力趋于均匀,延长了路面寿命。研究成果为路面养护管理提供一种新方法。

随机轮载下钢桥面顶板与纵肋焊缝疲劳裂纹扩展特性研究

车辆轮迹横向分布是钢桥面板焊缝处产生随机应力谱的一项关键因素,加之焊接缺陷形态的随机性,诱发钢桥面板疲劳裂纹随机扩展行为。为了研究钢桥面顶板焊缝处疲劳裂纹的随机扩展特性,基于断裂力学理论与扩展有限元方法分析了轮迹横向分布对钢桥面板顶板焊根和焊趾等效应力强度因子的影响规律,揭示了轮迹横向分布离散度、初始裂纹深度和初始裂纹形态比对焊缝处疲劳裂纹随机扩展路径分布的影响规律。结果表明:轮载中心处于U肋正上方中心和焊缝中心位置分别为顶板焊趾和焊根的最不利横向加载工况;车辆轮迹横向分布对顶板焊根和顶板焊趾疲劳裂纹前缘应力强度因子影响差异显著,顶板焊根最大等效应力强度因子为85.99 MPa·mm^(1/2),比顶板焊趾增加了6.72%;轮迹横向分布离散度和初始裂纹深度与钢桥面板焊缝处疲劳裂纹随机扩展路径分布离散程度成正相关,初始裂纹形态比与其成负相关;焊缝细节初始裂纹深度越大,车辆荷载对其横向影响范围越大;焊缝细节初始裂纹形态比越大,车辆荷载对其横向影响范围变化不明显。

机场跑道轮迹测试及横向分布参数研究

为分析飞机主轮迹横向分布参数的合理取值问题并克服目前测试方法的不足,依据机轮在跑道上制动时会在道面积聚黑色轮迹的现象,研究了通过轮迹测试分析飞机主轮迹横向分布参数的方法。首先根据光的反射及光电转换原理开发了飞机轮迹测试装置;利用该装置对某4D机场跑道进行了轮迹测试,分别在接地带及跑道中部附近进行了轮迹数据采集,得到接地带10条测线及跑道中部4条测线的测试数据;在假定各机型轮迹横向分布标准差相同,且各机型每次降落时主轮在道面上所留下的黑色轮迹宽度、颜色深浅相同的前提下,结合各机型主起落架间距、降落架次得到轮迹横向分布理论叠加曲线,基于最小二乘原理对归一化处理后的轮迹测试曲线与理论叠加曲线进行拟合,最终得到在该机场跑道上飞机主轮横向分布参数。研究结果表明:跑道接地带部位,飞机主轮横向分布标准差为1.214 m,通行宽度为2.791 m;跑道中部区域,飞机主轮标准差为2.210 m,通行宽度为5.082 m。该数值与目前我国在水泥混凝土道面设计中对飞机在跑道部位的取值相差较大,与国外对该参数的研究结果相比也有一定差距。上述研究结论、飞机轮迹测试方法及分析思路对于开展民航飞机主轮迹横向分布规律的系统研究可提供一定参考。

基于车桥耦合的三跨连续拱梁组合桥冲击系数研究

为合理分析和计算桥梁结构各关键部位的冲击系数,以三跨连续拱梁组合桥为例进行分析。分别利用MATLAB和ANSYS建立11自由度的三维车模型和有限元模型。采用车桥耦合迭代的方法,得到桥梁关键部位在车辆荷载作用下的振动响应。研究结果表明:车辆在任何车道行驶时,边主梁、边拱肋及斜吊杆的冲击系数都大于相应中主梁、中拱肋及直吊杆;随着桥面平整度等级的增加,各关键部位的冲击系数与振动系数的关系满足均幂函数,且呈非线性增长;随着车速的增加,车辆在不同车道行驶时其规律性不一致,在快车道冲击系数呈现先增大后减小的趋势,在中车道呈现先增大后减小再增大的趋势,在慢车道呈现一直增大的趋势;随着车重的增加,冲击系数减小的幅度呈现逐渐减小的规律,轻车低速对桥梁的冲击效应更加显著;大多数工况下端部短吊杆的冲击系数均大于规范值,因此,在桥梁设计中应更加注重短吊杆的抗疲劳设计。

路面结构设计中的荷载特性研究

基于路面结构设计准则及轴载换算方法,从静态垂直压力、水平力、振动性、瞬时性、多次重复作用等方面,阐述了汽车的荷载作用特性和轮迹横向分布系数,以提升车辆运行的安全性和稳定性。

深汕合作区公路抗车辙沥青铺装结构设计研究

高温永久车辙变形是深汕合作区公路沥青路面的长期路用性能、行驶舒适性和服役水平面临的重要挑战之一。通过采用实地调查的方式确定沥青路面车道轮迹横向分布范围确定了沥青路面荷载高频作用的宽度范围,采用ABAQUS有限元仿真计算方法研究传统沥青路面结构剪切应力和竖向压应力沿深度方向的分布规律确定了沥青路面永久变形发生的敏感结构层位,进一步从结构设计角度出发提出抗车辙结构条带提高沥青路面永久变形使用寿命的设计方法。结果表明:设计抗车辙结构条带可使沥青面层剪切应力明显降低约20%,最大竖向压应力深度向路表迁移,竖向压应力最大峰值降低约37%。增加抗车辙结构条的设计可预期提高沥青路面混合料抗车辙使用寿命约65.7倍。

自动驾驶对沥青面层寿命及养护成本影响分析

自动驾驶车辆具有鲁棒的横向控制稳定性与居中车道行驶偏好,这将显著影响车辆轮迹横向分布。集中的轮迹分布将加速沥青路面车辙发展,应合理利用自动驾驶车辆横向控制,量化轮迹横向分布对路面车辙发展以及建设养护成本的影响。以浙江上三高速为对象,利用视频观测现阶段车道横断面车辆横向分布状态并测量路面车辙深度,提取了车辆横向分布基准参数;据此设计了几种轮迹分布函数并构建轮迹横向分布实施流程;通过室内试验采集材料参数,建立上三高速路面结构有限元仿真模型,分析了不同自动驾驶车辆比例以及横向分布函数下沥青罩面使用年限以及年均建设养护成本。研究结果表明:按照现阶段自动驾驶车辆小于10 cm的横向分布标准差,当车辆全部自动化后,路面车辙达到15 mm的年限将由11年多提前至8年,上三高速沥青罩面年均建设养护成本将增加37.4%(达到49.9万元/km)。随着横向分布标准差的逐渐增长,自动驾驶车辆的不利作用将会逐渐减弱;当其值大于25 cm时,自动驾驶车辆将有利于减缓路面车辙发展进程,且此时自动驾驶车辆的比例越高,减缓效果越明显;均匀分布状态下,路面车辙年限将推迟约3年(升至14年),年均建设养护成本将减少约24.2%(降至27.6万元/km)。因此,合理控制自动驾驶车辆轮迹横向分布将有效降低沥青面层建设养护成本。