刚性路面黏质路基土永久变形计算分析

掌握重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征是分析路基永久变形对刚性路面结构影响程度的基础。以力学-经验法的路基永久变形计算方法为基础,提出了考虑轮载横向分布频率的分条分层总和法,并简述其分析流程及步骤。以黏土路基为例,采用分条分层总和法对典型刚性路面路基永久变形进行预估,并结合数理统计等方法对计算结果进行分析。通过对计算结果的分析整理,得到了重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征。     

简支T型桥荷载横向分布系数计算方法的比较研究

以简支T型梁桥为例进行理论分析,应用简化方法计算了简支T梁桥的荷载横向分布系数,同时采用不同的单元建立简支T梁桥的实体模型和壳单元模型,计算出其荷载横向分布影系数的理论解和数值解进行比较,结果吻合较好,验证并分析了荷载横向分布系数计算方法的精确性和适用性,同时证明了有限元法在计算荷载横向分布系数的方便性、可行性。     

考虑车道荷载差异的多车道桥梁横向折减系数

为考虑车道荷载差异对多车道桥梁横向折减系数的影响，提出横向折减系数的多系数表达模式，并改进基于独立重复试验的相遇车道荷载方法以进行系数校核。首先，引入反映车道荷载差异性的车道修正系数和体现多车道荷载相遇概率的车道组合系数，形成横向折减系数的多系数表达模式。其次，改进目前常用的基于独立重复试验的相遇车道荷载方法，将车道交通流量及荷载分布的差异性涵盖进来。随后，参数化研究横向折减系数的关键影响参量，包括货车通过控制断面的平均时间、荷载重现期、车道交通量和车道荷载分布等。最后，基于某高速公路实测动态称重数据，给出采用该方法校核横向折减系数的详细过程，并与传统方法及JTG D60-2015规范方法所得结果进行对比。研究表明：所提出的改进相遇车道荷载方法，摈弃了传统方法中车重正态分布、车道荷载同分布、最大观测车重与均值3.5倍偏差关系等备受质疑的假设，是更一般性的解答。参数化分析表明：货车通过控制断面的平均时间和荷载重现期对结果影响很小，货车荷载模型及其在车道间差异性则影响很显著，说明对车道荷载分布规律进行准确建模的重要性。实测车道货车荷载数据统计发现：货车的交通量和荷载分布在车道之间具有明显的差异，传统方法和规范方法给出的横向折减系数均高估了实际情况，最大达19%，可能造成设计与管养资源的浪费；而基于该方法校核的横向折减系数，更能深入揭示各车道荷载的贡献规律，准确反映不同车道组合作用下的荷载横向折减规律，具有显著的工程应用价值。     

大边梁加固旧桥的模型试验研究

针对大边梁加固旧桥方案，根据模型相似理论，设计和制作了桥梁加固模型；并对模型进行荷载试验，得到荷载作用下各主梁挠度分布规律。本文提出新的不等刚度梁桥跨中荷载实测横向分布系数的计算方法，简化了实测横向分布系数计算过程。模型试验表明，大边梁加固桥梁后，大边梁承担的荷载比理论计算值还理想，从而证明该加固方法可行。     

无伸缩缝桥梁荷载横向分布系数研究

考虑土体-结构的相互作用,应用通用程序ANSYS建立无伸缩缝桥梁有限元模型,研究了不同荷载形式对跨中截面荷载横向分布的影响规律,分析了荷载横向分布系数沿桥跨的变化情况;与相应的简支梁荷载横向分布系数进行比较,并进行主要影响参数的分析,为无伸缩缝桥梁荷载横向分布系数的简化计算提供理论依据。编制了可供工程设计参考的荷载横向分布系数的实用表格,并进行实例验证。研究结果表明:对于无伸缩缝桥梁,可采用单个集中荷载的加载形式,通过挠度的横向分布影响线来研究荷载横向分布规律,且可以取跨中横向分布系数m值作为全桥的计算值;无伸缩缝桥梁的边梁荷载横向分布系数比相应的简支梁小,但两者内梁的荷载横向分布系数非常接近;实例证明实用表格是准确可行的。     

车辆荷载下多车道横向折减系数的计算和分析

根据近几年我国主要干道的车辆荷载实测数据,对不同测点的车辆总重进行了统计分析,建立了不同测点车辆荷载的总体概率模型及截尾概率模型。在此基础上,采用概率方法对车辆荷载服从非正态分布的多车道横向折减系数进行了计算和分析,给出多车道横向折减系数建议值,并与规范规定的数值进行对比。结果表明:不同测点车辆荷载的总体概率分布服从多峰分布,概率密度函数可用1个对数正态和3个正态概率密度的加权和表示;左截尾概率分布服从对数正态分布。设计基准期内最大值的概率分布服从对数正态分布。车辆荷载按多峰分布计算的三车道、四车道、五车道、六车道、七车道、八车道横向折减系数分别为0.95,0.85,0.78,0.74,0.73,0.69,车辆荷载按截尾分布计算的三车道、四车道、五车道、六车道、七车道、八车道横向折减系数分别为0.86,0.73,0.62,0.57,0.56,0.50,均不小于《公路桥涵设计通用规范》规定的数值。     

道路交通量横向分布差异对路面结构的破坏分析

横向分布系数反映车辆荷载在道路横断面上的分布状况,通过对多条道路的交通量横向分布及路面破坏调查,得出道路车道间交通量横向分布差异是导致路面结构差异性破坏的主要因素;从路面结构设计过程分析,得出道路交通量横向分布对路面结构的影响是线性的,据此提出根据交通量横向分布差异进行非对称路面结构设计。     

OGFC-13在惠清高速公路路面中的应用

开级配磨耗层OGFC-13具有优良的排水和降噪功效。依托惠清高速公路实体工程,首先通过室内试验确定出最优的OGFC-13配比;其次,采用无损检测手段对OGFC-13铺筑后的平整度、构造深度及横向力系数进行测试评价;最后通过有限元模型对其车辙变形进行计算。结果表明:OGFC-13的空隙率一般为20%左右,铺筑后的OGFC-13路面表观均匀、平整度好,构造深度较大,抗滑效果优异。有限元计算的结果表明,随着荷载作用次数的增加,惠清高速公路OGFC-13路面结构的车辙深度逐渐增大,1 500万次荷载作用后,车辙深度仅1.95cm,该路面结构可满足抗车辙的要求。     

拱桥荷载横向分布的实用计算

指出拱桥横向分布系数已有简化算法之足，用弹性支承连续梁五弯矩方程导出了计算拱桥荷载横几分布系数的实用公式，编写了相应的计算程序。给出了计算示例，分析结果符合力学原理，证明本文计算方法的正确性。     

考虑有效温度及荷载的沥青混凝土路面车辙等效温度研究

针对当前车辙等效温度计算方法的不足,提出了考虑有效温度和有效荷载作用次数的沥青混凝土路面车辙等效温度计算思路,讨论了车辙等效温度的计算参数及有效路面代表温度和有效荷载作用次数的计算方法,并根据车辙预估模型提出了车辙等效温度计算方法,以陕西省西安地区为例给出了计算实例.结果表明,不同地区的对应有效车辙温度的月份并不相同,...     

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。     

非均布轮载下钢桥面铺装力学响应分析

为了对非均布轮栽作用于不同钢桥面系的效应进行预估,在构造理想传力垫层建立三维有限元接触分析模型的基础上,计算了均匀分布、凸形分布、凹形分布3种荷栽分布下铺装层的力学响应。计算分析表明,构造传力垫层加栽的接触分析方法是分析正交异性桥面系作用复杂荷栽模式的一种有效方法,特别是当要考虑多种复杂荷栽模式、多个作用位置时。不同荷栽下铺装层力学响应的对比显示：3种荷栽模式下横向拉应变沿横断面的分布规律相当一致,但凸形分布的计算结果最大、均匀分布次之、凹形分布的计算结果最小;轴载一定时,高胎压轮胎服从凸形分布,所以高压轮胎对铺装层有更大的破坏作用。     

基于加速加载试验的半刚性基层沥青路面动力响应

为了了解移动车辆荷载作用下半刚性基层沥青路面结构动力响应规律,修筑足尺试验场,采用置入式应变传感器,检测加速加载设备在车轮荷载作用下的面层底部动力响应,研究了面层底部横向分布以及轴重和温度对路面结构动力响应的影响。结果表明:移动车轮荷载下,面层底部纵向弯拉应变呈拉压应变交变状态,荷载位置仅影响其数值大小;横向弯拉应变比较复杂,胎冠下部呈现拉应变状态,2个轮胎之间及轮胎外侧呈现压应变状态,胎肩位置呈现拉压应变交变状态;面层底部弯拉应变无法充分反映超载车辆对路面的破坏作用;温度对路面结构的动力响应影响显著,30℃、40℃和50℃下沥青路面动力响应分别为常温状态下的3倍、8.9倍和13.3倍。     

实测轻型货车轮载作用下沥青路面力学响应分析

作者利用自己实测的轮胎接地压力分布,用三维有限元方法分析了轻型货车不同轮胎,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。结果表明:实际的轮胎接地压力分布具有明显的非均匀性,且随轮胎的结构类型、花纹、胎压、负荷甚至使用年限的不同而有很大的差异。轻型货车对路面结构产生的应力响应不能忽视。     

基于公交专用道的城市道路荷载分布及问题对策分析

通过交通调查数据,结合城市交通的特点,分析了城市道路交通流的车种构成;使用规范建议的方法,对各种车辆的轴载进行标准换算,计算各种车辆在道路交通荷载中的比例。通过分析指出设置公交专用道将导致道路交通荷载在横向的严重不均匀分布;从荷载分布的角度,进一步讨论了公交专用道对道路使用状况等产生的不良影响,并提出了解决问题的方法和途径。     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。     

沥青路面集中排水影响分析与响应识别

如何通过路侧排水口将路面径流快速排出是路面集中排水设计需要解决的关键问题。为了分析路面宽度和坡度变化对集中排水的影响，准确识别集中排水条件下排水口泄流能力与影响范围，基于水动力学理论得到路面二维浅水方程，考虑降雨、地形、流体阻力等因素对路面径流变化的影响作用，建立路面径流运动变化分析模型，并采用实际观测数据对模型参数进行验证。结合实际工程建立路面数字高程模型，在设计降雨条件下，分析路幅宽度增加和坡度变化对路面径流深度分布和路面集中排水能力的影响作用，对比不同坡度组合下的路面排水量，并识别路侧排水口影响范围。研究结果表明：路面排水量、路面径流流速、路面径流汇流时间是路面集中排水研究需要考虑的重要方面；采用路缘石开口进行集中排水时，路侧缘石对路面径流的汇流过程具有明显的拦阻作用，路肩范围内出现壅水现象；较低的路缘石高度可以减少路侧壅水对外侧行车道的不利影响，进而提高路面行车安全；对于模拟条件下（横坡2%）的固定排水口布置形式，存在相应的排水最优路面纵坡值范围（1%~1.2%）；路面径流的汇流方向与路面合成坡度方向不一致，当路面宽度增加时，路面汇流路径增长显著，路宽24.5 m时，路面径流没有就近从排水口流出，汇流路径沿道路纵向超过70 m。     

快速公交(BRT)专用道沥青路面早期损害分析

BRT在我国的应用越来越广泛,我国BRT专用道路面大部分采用沥青路面。在建设使用早期,都出现了不同程度的早期破坏。这不仅对社会、交通造成了交通影响,也在经济上造成了很大的损失。因此,BRT专用道路基路面的早期损坏问题引起了广泛的关注。该文针对BRT专用道沥青路面出现的早期破坏进行分析,积累经验,为其他的工程提供参考。     

移动荷载作用下沥青混凝土桥面铺装层动力响应分析

为了准确地分析铺装层的受力状态,将车辆荷载简化为移动均布荷载,采用有限元法分析了铺装层在移动荷载作用下的动力响应。分析结果表明,在移动荷载作用下,以较低的速度行驶对铺装各层应力影响较大,各应力分量与移动荷载速度基本呈线性关系;刹车情况下离表面较近区域不再经历正反两次剪应力作用,只是离表面较深处存在很小正反剪应力作用;最大水平剪应力发生在铺装表面,且随深度的增加迅速减小;水平荷载对水平剪应力影响很大,随着水平力系数δ增大,在同一铺装层深度处的最大水平剪应力增加比较明显;在相同δ的条件下,随着深度的增加水平剪应力越小。通过上述分析,提出桥面铺装层控制性设计指标,从而为桥面铺装设计提供理论依据。