不同车速下沥青路面结构的动力响应

为了更加直观地反映沥青路面结构的真实受力状态,将汽车荷载简化成均布移动荷载,借助大型有限元软件ABAQUS,建立3D动力有限元模型,分析车辆以不同速度匀速通过和刹车状态下路面结构的动力响应。分析结果显示,较低的车速会使路面结构内部产生较大的应力,并且应力随车速减小基本呈现线性增大趋势;刹车过程中产生的较大水平荷载对结构内部应力产生较大影响,尤其是剪应力和水平正应力,因此在刹车比较频繁的区域,增强面层以及层间接触面的抗剪强度和抗弯拉强度,可减少车辙、推移或拥包等病害的出现。

行车荷载下不同沥青路面结构动力响应测试分析

为研究行车荷载下不同沥青路面结构的动力响应,验证、完善我国沥青路面设计方法,在两种倒装式和传统半刚性基层沥青路面结构内部埋设沥青应变计、土压力计和垂直大变形应变计等传感元件,以单后轴货车为行车荷载,现场开展了不同轴重、不同行车速度及制动工况下3种路面结构的动力响应测试。以沥青层层底纵向应变与横向应变、路基顶面土压力和过渡层底部竖向压应力与竖向位移为评价指标,分析了不同沥青路面结构的动力响应规律。结果表明:随行车速度增加,各路面结构沥青层层底应变、过渡层竖向压应力与竖向位移均明显减小;从拉应变循环幅值看,半刚性基层结构随车速的变化更敏感;相同轴重和车速下半刚性基层结构路基顶面的压应力远小于倒装式结构,半刚性基层结构荷载扩散能力更优;相同车速下,3种路面结构沥青层层底纵向应变循环幅值和路基顶土压力均随轴重增加而增大,且半刚性基层结构的增幅相对更大,即半刚性基层结构对荷载更敏感,倒装式结构对荷载适应性更强;车辆制动会引起沥青层层底残余应变、纵(横)向应变与应变循环幅值大幅增加,频繁制动易引起路面车辙变形和加速路面沥青层疲劳破坏。

移动荷载下倒装结构沥青路面动力响应

为了研究交通荷载下倒装结构沥青路面的动力响应规律，建立了移动荷载下粘弹性层状体系动力学模型，采用多参数评价方法，研究了轴重和车辆速度对倒装结构沥青路面动力响应的影响。研究结果表明：路面结构动力响应随着轴重的增加而增加，随着速度的增加而减小，但轴重和速度对不同的动力响应参数的影响不同；随着轴重的增加，面层内部出现最大剪应变的位置深度增加，路面的破坏深度增加；BZZ-100标准荷载下，面层内部7～8cm深度位置剪应变最大，该深度位置应采用稳定性较好的改性沥青。

路面结构动力响应仿真与参数分析研究

运用均匀设计方法安排计算机辅助试验 ,对各种结构组合情况的路面动力有限元模型进行了求解 ;运用人工神经网络原理技术 ,开展路面结构动力响应仿真和路面结构动态参数反分析 ,为进一步分析路面结构动力特性和改进路面结构性能评价策略提供帮助。

复合防护结构的动力响应及破坏规律研究

采用中间含吸能层的复合防护结构,其抗爆防护能力可大幅度提高,但目前对该种复合结构在爆炸作用下动力响应及破坏规律的研究较少。利用ANSYS/LS-DYNA对复合防护结构在爆炸载荷作用下的动力响应和破坏规律进行了数值计算.结果表明:外拱结构的破坏基本上属于冲切破坏,而内拱结构基本上属于拱的压弯破坏;复合结构的破坏是以牺牲外拱和泡沫混凝土为代价来保护整体防护结构;与常规防护结构相比,复合防护结构的抗爆能力明显加强.

行车荷载作用下刚性路面结构体系的动力响应

结构的动力响应特征主要取决于荷载及结构的动力特性,根据行车荷载及其作用下路面结构体系的变形特点,将其简化为冲击荷载作用下具有单自由度的二维平面板动力响应问题,在此基础上推导了行车荷载作用下路面结构体系动力响应的解析解,并分析了路基路面材料参数对结构体系动力响应的影响。

路面结构动力系统响应问题的求解

通过对路面结构动力系统的分析，利用现代控制论的方法推导出了路面结构动力响应方程，并给出了观测方程和传递函数，为今后具体对路面结构的动态反应分析及参数识别工作奠定了理论基础。

不同速度下制动沥青路面结构动力响应研究

采用Hypermesh/LS-DYNA建立轮胎及路面结构有限元模型,研究制动速度和上面层与中面层刚度比两种因素对路面结构动力响应的影响规律。研究结果表明:制动过程中,车辆荷载主要作用在沥青路面面层,其中中面层受到的水平力、垂直力最大。随着制动速度的增加,路面各层结构中应力、弯沉也随之增加;随着上面层与中面层刚度比的增加,路表弯沉呈现下降趋势。所以,在频繁刹车路段可考虑提高上中面层刚度比及控制刹车速度以减弱荷载对路面的破坏。

三维层状路面结构动力响应的混合变量法

提出了三维多层路面结构动力响应分析的混合变量法和精细积分方法。通过Fourier-Bessel变换,将频率波数域内的偏微分波动方程解耦为两组二阶常微分方程,一组相应于P-SV波动分量,一组相应于SH波动分量。引入位移的对偶向量,将二阶常微分方程进一步简化为一阶齐次常微分方程,其解为指数函数,采用精细积分法可以获得很高的计算精度。此外,将解表示成混合变量形式,便于多层体系的合并和提高计算效率。该方法适用于任意荷载分布,计算稳定,便于计算机编程。将计算结果与BISAR软件结果及试验结果进行比较,验证了方法的精确性与合理性。在此基础上,分析了轮胎荷载作用下路面结构的变形特点及应力分布情况。研究结果可为公路路面结构设计提供参考。

全柔性长寿命路面结构力学响应规律分析

为研究全柔性长寿命路面结构力学的响应规律,首先提出了一种全柔性长寿命路面(FFPAP)结构,然后将FFPAP结构与国内外4种典型高性能沥青路面结构进行对比,分析了不同长寿命路面结构对力学响应规律。研究结果表明,5种长寿命路面结构的位移、应力、应变整体规律大致相同,但是值的大小及分布不同,综合来看提出的FFPAP结构表现最优。

横观各向同性混凝土路面层状结构动力响应求解与分析

考虑到混凝土路面结构由于其形成工艺等原因而存在一定的横观各向同性属性,采用傅立叶积分方程变换方法求解得到频率域内弯沉盆动力刚度矩阵,进而采用混合变量算法求解得到时域内弯沉盆在落锤弯沉仪动荷载作用下的动力响应。文章算法在水平向可以得到解析表达,竖直向通过精细积分算法可以达到计算机意义上的精度。数值算例验证了文章算法的准确性,在此基础上针对路面结构和层状地基厚度以及材料属性进行了广泛的参数分析,以期为工程实际提供可靠的理论依据。

结构层厚度对沥青路面动力响应的影响分析

基于通用有限元软件ABAQUS,建立了沥青路面结构动力响应三维有限元模型,分析了路面面层和基层厚度变化对路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力和路基顶面压应力的影响规律,表明路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力和路基顶面压应力随面层、基层厚度的增大而减小,且基层厚度对路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力和路基顶面压应力的影响程度大于面层厚度。

广东省公路长寿命沥青路面结构动力响应与性能演化

1项目来源广东省交通运输厅2012年度科技计划项目(编号:科技-2012-02-011)。2主要完成单位广东华路交通科技有限公司;广东省路桥建设发展有限公司云梧分公司。

动荷作用下沥青路面结构的变形响应分析

应用三维有限元动力学的基本方法 ,结合 NEWMARK积分方法逐步求解运动方程 ,对动载 ( FWD荷载 )作用下多层弹性体系的响应进行了分析 ,并将计算结果和理论结果进行对比 ,表明计算模型合理 ,计算结果准确。利用上述计算模型 ,对于多种路面结构研究其在不同荷载周期下的动态反应规律。

基于传递-反射矩阵法的层状公路结构动力响应研究

利用传递-反射矩阵方法和叠加原理推导了双轮胎振动荷载作用下弹性层状公路结构的动力响应解,并利用Hankel数值逆变换技术进行了数值求解。弹性层状结构的传递-反射矩阵同时具有单个矩阵尺寸小、矩阵元素只含有负指数项2个优点,计算结果不受土层单元厚度与荷载频率大小的影响,可以大幅提高计算效率和精度。通过将数值计算与室内模型试验结果进行比较,验证了方法的正确性。在此基础上,分析了面层厚度及模量对层状公路结构动应力、动位移的影响程度和规律,得出了一些有意义的结论。研究结果可为公路路面、路基结构设计提供参考。

结构参数对沥青路面动态响应的影响

应用ABAQUS软件,建立了沥青路面结构动力响应三维有限元模型,分析了结构参数对路面动态响应的影响规律;结合正交试验,对路面结构参数进行了敏感性分析。分析结果表明:(1)随基层模量增大,基层层底拉应力也随之增大,对基层受力不利。(2)基层厚度、模量及与相邻层的粘结条件对路面受力均有显著影响,但显著性不同。基层模量、基层与底基层层间接触条件对基层层底拉应力影响显著,而基层厚度、基层模量、基层与面层层间接触条件对底基层层底拉应力影响显著。(3)增加基层厚度、适当降低基层强度、加强各结构层层间粘结有利于提高路面结构的整体性能。

列车振动荷载作用下明挖隧道施工过程中支护结构的动力响应分析

为了研究既有铁路沿线附近明挖隧道施工过程中支护结构的动力稳定性,结合FLAC3D软件分别采用列车静载和动载模型研究车致振动对周围自由场以及隧道基坑开挖施工的影响。主要结论如下:1)采用列车静载模型所得结果小于动载模型的结果;2)车致振动以竖向分量为主,振动幅度沿水平向衰减很快,在距既有线6 m范围内衰减剧烈,之后趋于稳定;3)沿竖向衰减较慢,在20 m深度范围内,沉降量基本与深度呈二次曲线关系,之后趋于稳定;4)在既有线列车荷载作用下,不同施工阶段基坑底部总体有反拱趋势,为5~8 mm;5)采用锚索支护体系可以明显减小基坑侧壁的内倾变形。研究表明,既有线的列车荷载作用在水平方向上对于拟开挖隧道无明显振动影响,在竖向上当采用围护桩和锚索支护体系后可确保明挖隧道施工过程的整体稳定性。

半刚性基层沥青路面动力响应分析

针对交通动荷载引起半刚性路面结构的破坏问题,采用竖向静载及半正弦波动荷载加载,利用有限元数值法对动载作用下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律与静力学响应进行了对比分析。结果表明,在动荷载条件下,半刚性结构的竖向位移及竖向压应力较静载相比呈现不同程度的下降;随着车速的增加,路面的最大弯沉及竖向应力都将减少。

基于光纤布拉格光栅传感器的永久路面结构响应监测研究

依托河北京德高速新建项目,开展了光纤布拉格光栅(FBG)传感器在永久路面结构力学响应监测中的应用研究。提出了FBG传感器监测路面结构面层、基层和路基力学响应的一种布设方案;结合布设方案,统计了FBG传感器在沥青混合料面层、水泥稳定碎石基层和无机结合料稳定土路基实际施工环境中的存活率;结合成活传感器施工过程的监测数据,分析了传感器在评估施工压实均匀性中的应用;通过车辆加载实验,分析了动载作用下车辆轴载、轴型和速度对结构层应变响应的影响规律。研究表明:路面实际工况下,传感器的成活率不高且面层传感器成活率最低,说明沥青混合料层的高温施工环境对传感器存活极为不利;成活的FBG传感器与面层、基层和路基材料具有较好的协同变形特性,可以实现结构层施工碾压过程均匀性的评估分析和动载作用下路面结构力学响应的监测。

沥青路面动力响应分析方法研究

西部交通建设科技项目"沥青路面动力响应分析方法研究"旨在建立车辆-道路系统动力学模型,研究高速重载车辆荷载作用下沥青路面结构的动力响应情况,分析动力载荷对沥青路面结构使用性能的影响,从而提出适合重载交通条件的沥青路面动力响应理论分析方法。本篇对该项目的技术创新点、主要研究成果、社会经济效益及推广应用前景进行了介绍,为今后沥青路面的结构改造与设计提供理论依据。