移动荷载作用下柔性路面的动力响应

将车辆荷载的接地形状简化为矩形，将柔性路面视作多层粘弹性半空间体，并考虑路基材料对应变幅的依赖性，采用修正的平面应变模型，用传递矩阵配拉氏变换和傅立叶变换法，对移动的平稳荷载作用下柔性路面的动力响应进行了分析，得到了柔性路面任意深度处的应力和位移，并将理论计算结果用模型试验进行了验证。结果表明，移动荷载作用下柔性路面的动力响应分析方法结果正确，计算简单，便于应用。     

动荷载作用下刚性路面动力响应特殊函数分析方法

本文将车辆轮胎的接地形状简化为矩形，将刚性路面视作弹性地基上的板，将行车荷载视为瞬间冲击作用，使用特殊函数描述。刚性路面受到冲击荷载作用产生的应力以空间波动的形式传播，建立三维波动方程，将振动波在刚性路面中传播过程简化为波动方程的初值问题。根据边界条件和初始条件，采用数学和力学方法对冲击荷载作用下刚性路面的动力响应进行了分析，得到刚性路面任意一点的运动规律。考虑材料的力学性质，可以得出路面中各点的位移的应力，同时可以得出任何一点达到最大应力时所需的时间，以及应力在刚性路面的消散过程。从而得到行车速度对刚性路面各点应力的影响。结果表明使用特殊函数法分析行车荷载作用下刚性路面的应力是合理的，车速越高对下层路面影响越小，结果比较符合实际，计算简单，便于应用。     

单周期荷载作用下纤维沥青路面的动态响应

为了研究动荷载作用下纤维沥青路面的响应,基于弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同的荷载作用时间、路面体阻尼比、土基模量和加载方式对不同纤维沥青路面结构的路表最大弯沉的影响规律.对于不同纤维沥青路面结构:不同荷载作用时间下,路面的动静态弯沉差值基本接近;随着路面体阻尼比的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率和到达最大动弯沉对应的时间基本接近;随着土基模量的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率基本接近;半矩形波荷载比半正弦荷载作用下的路面动态弯沉大,而弯沉差值基本接近.分析表明,在单周期动荷载作用下,纤维的加入提高了路面的整体抗变形能力,但对路面的动态弯沉影响规律基本相同.     

AASHTO沥青路面结构设计方法在我国的适用性研究

我国沥青路面结构设计方法与路面管理系统间存在控制指标间关系脱节的问题.借鉴AASHTO沥青路面结构设计与路面管理一体化思想,介绍了路面结构设计与路面管理在指标上的一致性.对我国与AASHTO设计体系之间的参数取值进行了对比研究,通过设计研究示例得到了相同设计条件下两种设计方法的结果.研究结果表明,我国可以借鉴AASHTO的设计方法,使用统一的指标建立通用的设计体系与路面管理系统.     

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7～8 cm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.     

考虑温湿度作用的粒料基层沥青路面结构非线性力学行为

为了研究温湿度作用下道路结构非线性力学行为，基于长期性能观测构建粒料基层沥青路面的温湿度组合，建立综合考虑应力和湿度影响的粒料非线性回弹模量模型，考察2个沥青层厚度和2个荷载水平，利用有限元开展沥青路面粒料层和土基非线性结构力学行为分析，基于Miner’s损伤法则，计算基于沥青层底拉应变和土基顶部压应变的疲劳寿命。研究结果表明：采用考虑湿度调整的Uzan三参数模型能够较好地表征在役沥青路面粒料层和土基的非线性力学行为；非线性路面结构分析与现有线弹性路面结构计算相比，沥青层底拉应变和土基顶部压应变大小及其对温湿度变化的敏感程度均存在显著差异，结构寿命也相差较大，温湿度对道路结构力学行为的影响不容忽视；增加荷载和减小沥青面层厚度均会增加沥青路面结构响应、降低使用寿命，但是二者的影响机理不同；粒料应力硬化特性能在一定程度上缓解高应力水平下的沥青层底受拉。     

湿度影响下的重载交通沥青路面动力响应

考虑地下水和雨水入渗的影响,运用ABAQUS软件建立重载交通沥青路面动力分析模型,分析地下水上升和降雨入渗引发路基湿度变化后的路基动态回弹模量分布规律,以及三轴双轮移动重载作用下沥青路面的动力响应.分析结果表明,地下水距路基顶面越近,对路基模量的分布影响也越显著,降雨入渗与动载共同作用处的路基模量折减更明显;地下水位距路基顶面高度从6 m减至2 m时,面层层底拉应变由70×10~(-6)增至173×10~(-6);降雨强度增大对外侧车道处的面层层底拉应变影响巨大,对中间车道的影响较小;降雨天数增加,两侧车道的面层层底拉应变反而减小,而中间车道的趋势相反,拉应变随着降雨天数增加而增大.     

移动荷载作用下桥梁动态响应的数值模拟

对车桥系统耦合振动理论进行了分析,研究了桥梁在移动车辆荷载作用下的强迫振动,分析其共振条件及移动荷载作用下桥梁的行为特性,并采用数值模拟计算的方法,比较了桥梁在匀速常量力和匀速简谐力作用下的动态响应,得出在移动荷载作用下桥梁产生的变形和应力,为桥梁的设计提供依据.     

动载作用下波纹钢涵洞力学响应特征

为研究柔性波纹钢管、拱形涵洞的动力学特性,选用YZD10D型振动压路机为振动源、941B型多功能振动传感器采集信号,将传感器连接至DEWE-43A型动态数据采集仪,并通过Dewesoft X软件转换采集到的电压信号实时获取数据,对如下4个部位进行振动试验,振动源位于涵洞中心正交于涵洞轴线方向(平行于行车方向)、振动源位于距涵洞中心3 m处(正交于轴线方向)、振动源位于距涵洞中心5 m处(正交于轴线方向)、振动源位于涵洞中心平行于涵洞轴线方向(正交于行车方向),对其横向、轴向、竖向速度及加速度的时程特征和快速傅里叶变换(FFT)频谱特征展开研究,探究涵洞随振源水平距离变化的动力学响应规律,并对比分析管、拱形波纹钢涵洞(下文简称为管涵、拱涵)截面的动力响应特征。研究结果表明：涵洞横向、轴向、竖向的速度及加速度的衰减速率均随距振源水平距离的增大而逐渐减小;振动作用下波纹钢涵洞一阶振动频率与动力源频率相近,其横向、轴向、竖向速度及加速度最大主频域分布均在100 Hz内;动载作用下拱涵的抵抗变形能力相比管涵较差,相同加载方案下拱涵横向、轴向加速度及速度幅值均大于管涵,故在涵洞选型时可优先选取管涵...     

温度场及非均布移动荷载作用下沥青路面力学响应分析

为研究路面结构实际温度场对沥青路面结构动力响应的影响,基于路面结构温度场现场实测数据及室内实际路面材料动态模量试验结果,建立温度场分析和非均布移动荷载作用下沥青路面瞬态动力分析三维有限元模型,分析路面结构在实际温度-荷载作用下的动力响应规律,并与传统的等温结构模型动力响应结果进行对比分析.结果表明,层底控温方法模拟出的温度场可用于分析夏季高温时段和低温时段沥青路面的实际动力响应;夏季一天中高温时段,等温模型高估了竖向应变及上、下面层的剪应变,低估了中面层的剪应变;夏季一天中低温时段,沥青路面的实际动力响应大于等温模型的计算值,等温模型低估了温度分布对沥青路面车辙和开裂的影响.     

变速移动车辆荷载作用下车桥耦合系统动力特性分析

通过建立四分之一车辆模型,对荷载以不同的初速度上桥做加速、匀速以及减速运行时的动力特性以及桥梁跨中挠度动力放大系数进行研究,并利用Matlab的强大的数值计算和绘图功能,结合Runge-Kutta法微分方程数值求解原理,得出了大量的图形化数值结果,图例分析结果表明：变速移动车辆荷载对桥梁动态响应的影响是一个有一定规律的复杂的过程。     

卡车动载实测与分析

通过在卡车各轴上安装了变形传感器,标定后得到变形传感器和轮胎接地压力之间的转化关系,进行了卡车动载实测,分析了路面平整度、车速及载重对卡车动载的影响.结果表明,当路面行驶质量指数为优、中、差时,平均动载系数分别为5%、15%和20%左右,最大动载系数可达25%;最大动载相对于静载平均增加20%、55%和80%左右,最大动载变化率可达90%以上.动载系数、最大动载及其变化率均随车速的增加而增加,当行驶质量指数较差时,增加幅度更为明显.研究成果为在路面结构分析和设计中考虑动载影响提供了基础数据.     

移动简谐荷载作用下多孔地基的动力响应

研究了单层多孔地基在移动简谐荷载下的动力响应.应用Fourier变换求解多孔介质的Biot动力方程,得到变换域内的应力、位移和孔隙水压力的一般解.基于这些一般解,结合地基边界条件,确立了时域内的应力和位移解答.最后给出了应力、位移和孔隙水压力的数值算例,结果显示了层状地基的动力响应明显随移动速度变化。     

变速移动载荷作用下梁的动态响应数值模拟

分析具有大速度、加速度或大质量的移动载荷作用下支撑梁的动力响应问题,采用有限元法和振型叠加法相结合的建模方法,推导出关于模态坐标的时变系数常微分方程组,并通过Newmark-β算法求解数值解.与文献算例和ABAQUS模型的结果对比验证了该文方法与现有方法的一致性.通过分析匀速、匀加速、匀减速3种典型运动状态移动载荷作用下的支撑梁响应情况可知,在移动载荷具有大速度、大加速度或大质量时,研究梁的动力响应问题均需考虑移动载荷惯性影响.     

实测重型货车轮载作用下沥青路面力学响应

利用自己实测的轮胎接地压力分布，分析了重型货车不同轮胎，在不同胎压和不同负荷作用下，沥青路面结构层的力学响应．分析发现，相同型号不同花纹的轮胎，对路面结构的力学影响并不相同；不仅车辆负荷超载时对路面结构有不利的影响，当轮胎胎压超过容许范围时，即使负荷不超过额定轴载，对路面结构的不利影响也十分显著．     

动载作用下群桩桩顶的荷载分布

采用动力文克尔地基梁模型计算单桩的动力阻抗 ,利用动力相互作用因子来考虑桩 -土动力相互作用 ,在此基础上导出计算群桩桩顶内力的方程 .通过算例说明动荷载作用下群桩桩顶的荷载分布特点     

地震荷载和列车荷载共同作用下弹性均质路基的动力响应

为了研究地震发生时列车移动荷载引起的弹性均质路基的振动响应规律,采用ABAQUS软件并与FORTRAN相结合建立轨道结构-路基-地基三维数值计算模型,通过编制DLOAD子程序模拟列车移动荷载,在模型底部输入地震加速度模拟地震荷载,采用三维黏弹性人工边界模拟波从有限域向无限域传播,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,通过对比分析的方法,总结地震荷载和列车移动荷载共同作用下路基在不同列车速度及轴重条件下的应力、位移和加速度的振动特征。研究结果表明:地震荷载对路基的位移振幅起主导作用,列车移动荷载对路基的应力和加速度起主导作用;路基各结构层的位移随列车轴重的增加而减小,随车速增加表现为先减小后增大;路基各结构层加速度随着列车轴重的增加而增加,随车速增加表现为先减小后增大又减小的趋势;推测车速70 m/s为列车影响的临界速度。     

飞机水平荷载作用下水泥混凝土道面结构响应

针对飞机在起飞状态和着陆滑跑时对水泥混凝土道面结构产生较大的水平荷载,采用ANSYS软件建立足尺9块道面板三维有限元分析模型,研究了2种典型飞机起飞时轮载作用于6种荷载位置时道面结构的力学响应,并分析了着陆时水平力系数对道面结构响应的影响.结果表明:起飞时,2种机型对道面结构的应力峰值分别变化了0.12MPa和0.05 MPa;道面板应力峰值与水平荷载呈线性变化,仅在单轮主起落架作用在荷位1时呈非线性关系;轮载作用于板中和纵缝板边时,水平荷载对道面板应力影响较小;轮载作用于板角和横缝中部时,道面板应力峰值同水平荷载方向有关.     

竖向动态荷载作用下沥青路面力学响应分析

在动荷载作用下,沥青路面结构的应力、弯沉值变化规律同静载作用时不同。应用有限元程序NASTRAL对沥青路面在竖向动态载荷作用下的路面结构响应进行了数值模拟,分析了二维平面应变模型动态响应规律。指出在竖向动态荷载作用下,随着车速的增加,路面的最大弯沉将减少,其值视动载作用时间不同而为静载作用时的几分之一到十几分之一。当载荷消失后,路面内各计算点的应力值迅速减小,尤其竖向应力减小幅度更大。路面最大弯沉值与路面内各计算点的应力最大值出现时间不同,应力在载荷消失后立即达到最大值或延迟时间非常短,而弯沉最大值延迟时间相对较长。     

不同车速作用下桥梁的动态响应

在车辆不同速度作用下桥梁的变形有其复杂性,对其研究为工程界所广泛关注,利用ANSYS软件建立桥梁有限元模型,通过数值模拟计算分析了车辆以不同速度通过桥梁时,桥体发生的动态响应的特征,从而对移动荷载作用下桥梁的振动的控制措施进行改进,为设计施工提供依据。