随机不平度激励下车辆-沥青路面动力学响应分析

高效准确地获取随机不平度激励下车辆-沥青路面交互作用特性,对路面友好型车辆设计、路面服役性能评估极为必要.采取解析法和顺序解耦的求解思路,首先推导随机不平度激励下1/4车辆模型的随机动荷载;而后借助相对坐标变换和Fourier积分变换,基于波传递方法,推导移动车辆随机动荷载作用下黏弹性多层体系沥青路面动力响应解析解,并编制相应的数值计算程序.通过车辆-路面动力学响应算例分析,得出沿车辆移动方向各纵向位置处的沥青路面动力响应幅值与随机动荷载相关.通过车辆-路面系统参数影响分析,可以发现,降低悬架和轮胎刚度系数、增大悬架阻尼系数可以降低沥青层底纵向应变,有利于提高路面疲劳寿命;轮胎阻尼系数对路面动力响应几乎无影响;路面不平度的劣化会显著加剧路面疲劳损伤;增大车辆移动速度会降低沥青层底纵向应变均值,但会增大其变异系数,故为了准确评估路面疲劳寿命,需充分考虑车辆移动速度对动力响应均值和变异系数的综合影响.     

车辆移动荷载下黏弹性沥青路面的弹性等效方法

沥青路面设计规范中采用的力学模型是静载作用下弹性多层体系，而实际车辆作用为移动荷载，沥青层也表现为黏弹性。如何在路面设计中选取合适的弹性模量，从而近似表征移动荷载作用下黏弹性多层体系的力学行为是核心问题。首先，推导移动荷载作用下弹性/黏弹性多层体系力学响应解析解，获得各层力学响应与模量之间的理论关系。其次，基于理论关系，提出弹性模量的等效原则及流程，并以黏弹性三层体系为例，对比等效前后的力学响应分布和模量，验证弹性等效方法的有效性；最后，基于神经网络算法，以各沥青层黏弹参数、温度及车速为输入、等效弹性模量为输出，建立等效弹性模量预估模型。结果表明：等效弹性模量可在数值上反映黏弹性层的性质；各类力学响应分布在等效前后基本一致，证明此方法可有效地将移动荷载作用下黏弹性多层体系等效到静载作用下弹性多层体系；等效弹性模量预估模型可为沥青路面设计提供准确力学参数。