路面不平度对多轴载货汽车动载特性的影响研究

为研究路面不平度对多轴重型车辆动载荷的影响,本文采用路面有理函数功率谱密度和谐波叠加法,建立了A~D级随机路面,并与多体动力学仿真软件Simpack建立的多轴载货汽车刚柔耦合的整车虚拟样机集成,创建了随机路面激励下载货汽车行驶动力学模型,并对不同路面不平度、不同车速下汽车各轴车轮动载系数进行仿真计算。仿真结果表明,路面等级在A~D级、车辆行驶速度为50~80km/h时,前轴车轮动载系数的变化范围为1.889~2.462,前中轴车轮动载系数的变化范围为1.880~1.985,中后轴车轮动载系数的变化范围为1.888~2.566,后轴车轮动载系数的变化范围为1.888~2.621。该研究为分析路面损伤及车辆结构件设计提供了参考依据。     

重载作用下大碎石柔性基层的抗车辙性能

基于重载,通过室内试验,采用考虑运动车辆与不平整路面相互耦合作用的更加符合实际的汽车动载模型而建立起来的具有较高精度的车辆动力作用下沥青路面车辙计算与预估的方法,对大碎石柔性基层的抗车辙性能进行研究;并通过试验路的跟踪观测对试验成果和三维动载数值计算结果进行了验证.结果表明,重载作用下车辙主要是由横向剪切引起的,采用低标号沥青、压碎值小的优质集料和合理级配的大碎石柔性基层路面的抗车辙能力并不比传统的半刚性基层沥青路面差.     

车辆速度对沥青路面动力响应影响试验研究

通过野外现场试验,检测运动车辆荷载下沥青路面各层层底的动应变响应,以面层底部的动应变为分析对象,研究车辆速度对沥青路面结构动力响应的影响．研究结果发现,面层底部动应变既包括拉应变,又包括压应变,呈拉压应变交变状态,一定应力比下沥青混凝土的疲劳寿命与简单拉应力下的疲劳寿命差异严重,进行沥青路面结构设计时,应以应变或应力循环范围为动态设计控制参数;随着车速提高,最大拉应变和应变幅度总体呈现下降趋势,最大压应变和应变比总体呈上升趋势．重载车辆在低速状态对路面的破坏作用更加严重．应变比既受轴重的影响又受速度的影响,正常车辆速度下,14t后桥轴重车辆作用下面层底部应变比约-2．6～-2．1,20t后桥轴重车辆作用下面层底部应变比约-4、4～-3．6．     

橡塑沥青混合料疲劳性能测试及预估模型研究

橡塑改性沥青混合料作为一种新型路用材料,在提高路面性能的同时实现废料的循环利用,沥青混合料的疲劳性能与沥青路面的损坏机理密切相关,开展其疲劳性能的研究具有重要意义。文章旗于应变控制模式下的四点弯曲疲劳试验来研究稳定型橡塑改性沥青混合料的疲劳性能,选取SMA-13级配,设计了不同条件下的测试方案,分析了应变水平、空隙率及沥青含量对混合料疲劳性能的影响,并对所选择的疲劳预估模型进行了修正。结果表明:稳定型橡塑改性沥青混合料的疲劳寿命随着沥青含量的增加、空隙率的降低以及应变水平的减小而增加;修正后的疲劳预估方程可以较为精确的预测其疲劳寿命,验证结果和预测结果的相关性系数达0.915。     

动载作用下半刚性沥青路面瞬态响应分析

为了研究车辆行驶作用下半刚性基层沥青路面的力学响应规律,采用大型有限元分析软件ANSYS12.0,基于实测荷载图式建立了非均布竖向移动荷载下层间有限粘结的弹性体系模型,探讨了动载作用下半刚性沥青路面竖向位移、各向应力和应变的瞬态动力响应规律。结果表明:通过实测轮胎接地面积计算得到折减系数为0.82,进而得到更为精确的荷载响应结果;荷载移动过程中,半刚性沥青路面的水平拉应力和拉应变的最大值并非出现在基层层底,路面各层计算点会出现交替受压或受拉现象;进行路面结构分析时,应通过控制行车方向的应力和应变满足水平方向的力学响应要求。     

非均布动载荷下沥青路面粘弹性有限元分析

为探求水平力对路面力学响应的影响,按照粘弹性层状体系理论,采用ANSYS软件建立半刚性基层沥青路面有限元分析模型,分析了非均布动载荷下路面的力学响应,与只有垂直力作用下路面力学响应相比,水平力和垂直力共同作用下沥青面层的弯沉增大,各层尤其是沥青面层的正应力增大,沥青面层的剪应力及应变增大,在路面动载响应的研究中加载水平力是必要的。     

设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面疲劳分析

为了解决刚性基层沥青路面存在的沥青面层反射裂缝问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料(Opengraded Large Stone Asphalt Mixes,OLSM)作为裂缝缓解层的方法,以国内外OLSM参考级配为基础,结合试验段修筑情况,采用二维有限元方法,建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面有限元模型,对设置不同类型裂缝缓解层、不同级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面进行疲劳分析,提出OLSM-25缓解层沥青路面疲劳寿命的预估公式,为设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面抗裂设计提供理论依据。结果表明,在车辆荷载偏载作用下,轴载、贫混凝土基层模量及厚度、OLSM-25缓解层厚度对OLSM-25缓解层沥青路面结构的疲劳寿命具有显著影响作用。     

三轴移动载荷对半刚性路面性能影响分析

为研究多轴车辆移动载荷对半刚性路面性能影响规律,针对半刚性路面的特点,依据弹性层状体系理论,将半刚性路面的沥青层、半刚性基层、半刚性底基层及土基层按线弹性考虑,建立了半刚性路面的三维有限元分析模型,分析了车辆三轴移动载荷对半刚性路面性能影响。结果表明,3轴载荷作用下路面应力变化与车辆轴数有关,当车桥依次驶过路面时,路面应力出现3次突变,沥青层三向压应力、半刚性基层和底基层的垂直压应力、横向拉应力和水平拉应力均增大,最大拉应力出现在半刚性基层和底基层结合处;前轴驶过时轮迹带中心区域各层的横向剪应力最大,后轴驶过时轮迹带边缘区域各层的横向剪应力最大,最大值出现在沥青层底部;中轴驶过时路面各层的水平剪应力最大,最大值也出现在沥青层底部。因此,设计路面结构时,半刚性基层和半刚性底基层应选取抗弯和抗拉强度较高的材料,并应加强沥青面层的抗剪强度。     

车辆多轮荷载作用下埋地管道动应力仿真分析

为解决车辆多轮荷载作用下埋地管道动应力响应问题,本文以某重型车辆多轮荷载下的埋地管道为研究对象,建立了路-管-土系统结构的有限元模型。采用有限元分析软件ABAQUS,考虑沥青混凝土路面结构、土壤特性和管-土之间接触特性,分析车辆多轮荷载作用下埋地管道动应力响应特性,得到不同时刻管道中部管顶处内外壁的等效应力和各向应力变化情况。结果表明,随着车辆驶近埋地管道,管道内外壁的等效应力和各向应力的数值和分布范围逐渐增加,且呈椭圆分布;随着车辆驶离埋地管道,等效应力和各向应力的数值和分布范围逐渐减小。管道内外壁等效应力和各向应力均出现两个较大峰值,第一峰值为前轴车轮作用时,第二峰值为轴距较小的中、后轴车轮作用时。该研究结果为车辆荷载作用下埋地管道的性能研究提供了参考依据。     

加速加载条件下沥青路面结构动力响应

为深入了解交通荷载作用下不同沥青路面的行为特征,通过MLS66加速加载设备模拟实际车辆作用,实测了半刚性基层结构与倒装结构路面的3个方向动态响应,研究了正载与偏载时面层与基层底部的应变响应规律。实测应变显示:半刚性路面中基层底部拉应变大于面层。倒装结构面层底部弯拉应变大于半刚性路面,对荷载作用次数更加敏感。倒装结构中最大拉应变出现在面层底部纵向,疲劳开裂首先在横向出现。2种结构的面层应变响应均体现了沥青混合料的黏弹性特征。不同轴载下应变测值表明,考虑超载车辆对路面结构作用时,应选用接地压力作为参数进行计算。基于MLS66的路面结构动力响应研究,为理解不同路面结构的破坏现象提供了帮助。     

横向路拱引起路面疲劳破坏的差异研究

为研究高速公路横向路拱引起的车辆左右轮下的路面疲劳差异破坏，利用有限元软件ANSYS对高速公路横向路拱引起的路面差异破坏进行计算研究.计算了标准轴载下路面结构的疲劳寿命年限，提出了疲劳寿命差异系数的概念，分别研究了左右轮下面层剪切疲劳破坏差异和底基层拉伸疲劳破坏的差异，解释了在道路上总是车轮右侧路面龟裂或裂缝严重，而左侧损坏相对较小的现象.研究认为：车轮左右两侧路面疲劳破坏寿命是不同的，并且两侧路面的疲劳寿命差异系数随着横拱坡度的增加而急剧增大；随车辆重心高度的增加而增大.     

柔性基层沥青路面抗永久变形设计方程研究

拟定几种柔性基层沥青路面典型结构,通过BISAR程序计算路面内部竖向弹性应变分布规律,采用AI法计算温度变化规律,并用动模量公式计算沥青混合料随温度变化的动模量,同时采用AASHTO2002变形预估模型得到塑性应变与温度和弹性应变的关系式,建立塑性应变随深度的变化规律,选择平均塑性应变处的弹性应变、温度、轴次、层厚以及路面永久变形等参数,通过回归分析得到柔性基层沥青路面抗永久变形设计方程。结果表明:该方程具有很好的相关性。     

长寿命半刚性基层沥青路面的计算分析

选取半刚性基层沥青路面典型结构,对不同轴载下半刚性层底拉应力的分析发现,典型结构仅适合于超载不严重的交通状态.对混合式沥青路面结构沥青层底拉应变和半刚性层底拉应力进行了计算,得到同时满足沥青层和半刚性层不受疲劳破坏时的沥青层厚度,与国外长寿命路面设计软件PerRoad2.4的计算结果相比,混合式长寿命路面结构更具有经济性.     

横向路拱引起路面疲劳破坏的差异研究

为研究高速公路横向路拱引起的车辆左右轮下的路面疲劳差异破坏，利用有限元软件ANSYS对高速公路横向路拱引起的路面差异破坏进行计算研究．计算了标准轴载下路面结构的疲劳寿命年限，提出了疲劳寿命差异系数的概念，分别研究了左右轮下面层剪切疲劳破坏差异和底基层拉伸疲劳破坏的差异，解释了在道路上总是车轮右侧路面龟裂或裂缝严重，而左侧损坏相对较小的现象．研究认为：车轮左右两侧路面疲劳破坏寿命是不同的，并且两侧路面的疲劳寿命差异系数随着横拱坡度的增加而急剧增大；随车辆重心高度的增加而增大．     

移动荷载下复合路面的数值分析

应用有限元数值计算方法,分析了复合路面在移动荷载下的动力响应问题.针对多层结构体系,建立了相应的有限元实体模型,并进行了动力响应分析.分别讨论了复合路面在不同车速的作用下的位移和应力变化.计算结果表明,车辆速度对路面的结构力学响应有较大影响,在路面设计和疲劳寿命设计中需要充分考虑振动和冲击载荷的影响. 更多还原     

沥青路面车辙变形的三维粘弹性动力有限元分析

基于车辆对路面的动力作用,建立路面不平整度引起的汽车动荷载简化模型,通过室内高温蠕变试验获得不同沥青面层材料的粘弹性模型,以弹粘塑性理论、动力学基本理论和有限元方法作为理论基础,采用动力有限元分析方法对沥青路面车辙进行了计算与预估,并分析了车辆轮胎压力、车速、作用时间、路面温度及轴载作用次数对沥青路面车辙深度的影响。通过河北邯郸~长治高速公路实体工程验证表明,采用基于动力有限元方法的车辙理论计算值与实测值误差仅为8%~9.5%,具有较高精度,研究成果为进一步完善车辙计算方法及工程应用提供理论依据。     

沥青路面结构转换基层合理模量范围研究

在路面标高不变的情况下,对旧路进行结构转换并实现其性能恢复。初步拟定面层结构参数,根据旧路标高和铣刨深度,确定冷再生基层结构厚度。根据AI沥青面层疲劳预估模型和重庆交通大学提出的冷再生半柔性基层疲劳寿命预估模型,提出了不同交通等级下的设计指标控制标准,并在有限元计算的基础上,得出了冷再生半柔性基层材料模量的参考范围。     

旧路模量对沥青稳定碎石基层路面结构力学影响分析

沥青稳定碎石柔性基层路面结构是目前国际沥青路面界的研究热点,其中旧路回弹模量是沥青路面结构设计中的重要参数,取值变化范围很大,对路面结构力学有重要的影响．丈章选取沥青稳定碎石柔性基层沥青路面结构,选用标准荷载,建立三维有限元路面结构模型,分析旧路回弹模量参数变化时的力学响应．分析结果为设计柔性基层沥青路面提供了力学理论依据．     

旧路模量对沥青稳定碎石基层路面结构力学影响分析

沥青稳定碎石柔性基层路面结构是目前国际沥青路面界的研究热点,其中旧路回弹模量是沥青路面结构设计中的重要参数,取值变化范围很大,对路面结构力学有重要的影响.文章选取沥青稳定碎石柔性基层沥青路面结构,选用标准荷载,建立三维有限元路面结构模型,分析旧路回弹模量参数变化时的力学响应.分析结果为设计柔性基层沥青路面提供了力学理论依据.     

聚酯纤维沥青混凝土路面的疲劳寿命计算

目的研究在沥青混凝土中加入聚酯纤维后的沥青混凝土路面的疲劳寿命．方法通过劈裂试验确定了不同温度下的聚酯纤维沥青混凝土的劲度模量，并基于损伤力学计算理论，采用平面应变有限单元法，考虑在车辆荷载和温度荷载耦合作用下对含有反射裂缝的路面体结构的疲劳寿命进行了计算．结果加入0．296的聚酯纤维沥青混凝土路面结构体的疲劳寿命提高了51％．结论在沥青混凝土中加入聚酯纤维能够增加混合料劲度模量，提高路面的疲劳寿命．