山区高速公路坡面荷载的动态效应与实测研究

为了获取公路陡坡路段荷载对路面结构的动态效应,为理论计算分析和试验分析提供可靠的参数,利用自主开发的轮胎对地压力动态分布实时测量装置,进行了不同车型、不同载重、不同车速和不同纵坡条件下坡面轮胎接地压力的动态测量,得出了不同速度下坡面轮胎接地压力的分布及其变化规律。结果表明,高速运动状态下,重载货车轮胎接地形状近似于矩形,车速越高接地形状接近矩形的相似程度愈高;随着车速提高,接地压力的分布形式从凸起型分布逐渐向鞍型分布演变,接地压力峰值逐渐减小;运动状态下,车辆轮胎接地压力在行进方向上呈半正弦波分布,在横向上表现为非均匀分布。     

影响长大纵坡沥青路面车辙的荷载因素分析

为了找到影响长大纵坡沥青路面车辙的最不利荷载因素,从交通荷载的角度提出车辙防治措施,对坡度、车速和超载对长大纵坡路面车辙的影响进行了计算分析和比较。研究表明,坡度对长大纵坡的路面车辙的影响较小;与坡度相比,较低的车速更易导致车辙病害的产生;车辆超载是导致车辙产生和进一步恶化的最不利因素。     

超重车辆荷载作用下沥青混凝土路面剪应力分析

剪切型破坏是沥青混凝土路面的主要破坏类型之一,超重车辆的存在加剧了沥青混凝土路面的剪切破坏。针对超重车辆作用下的沥青混凝土路面剪应力开展研究,利用有限元方法,以半刚性基层沥青混凝土路面结构为背景,分析了不同轮胎接地压力下沥青混凝土路面内部剪应力的分布特征,对比分析了超重车辆对路面内部剪应力分布的影响。分析表明,在垂直车辆荷载和水平摩擦力综合作用下,最大剪应力极大值出现在路面表面,最大剪应力随轮胎接地压力的增大呈线性增长;对于超重车辆荷载作用的沥青混凝土路面,应当选择抗剪强度好的改性沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石等材料,同时应适当提高中面层材料抗剪强度。     

重载交通车辆轮胎-路表复杂接触应力模型研究

路面结构力学计算多采用双圆垂直均布静荷载作为结构的外力荷载,与当前重载交通车辆荷载对路面实际外力作用形式差异很大.论文分析了重载车辆荷载特征,在前人研究成果的基础上,建立轮胎-路表复杂三向接触应力作用大小与分布数学模型,为准确分析路面结构力学响应打下了基础.     

非均布移动荷载下含表面裂缝路面结构应力响应

采用移动加载的动载模型,考虑轮胎花纹形式,选用非均布轮胎荷载模式,建立三维有限元路面结构模型分析了非均布移动荷载作用下含表面纵向和横向裂缝路面结构的应力响应,以探求移动荷载作用下表面裂缝的开裂机理.采用空间有限元——时间差分法对问题进行数值求解.分析过程中对裂缝尖端网格局部进行加密处理,并用位移法求取裂缝尖端的应力强度...     

移动荷载作用下近桥台处路面结构动力响应的有限元法分析

应用ABAQUS有限元建立了桥台后路堤路面动力计算的三维模型，将车辆荷载表达为反复移动的分布荷载（移动荷载）形式，并编制了VDLOAD子程序。通过有限元Explicit计算模块，首先分析了行车速度、材料阻尼比与轮胎压力对路面结构动响应的影响；其次，着重分析了车速90km／h、阻尼比5％、胎压700kPa条件下单次与多次循环荷载作用下路面动应力与位移的变化规律。分析认为，随着开放交通后道路使用时间的增长，路桥过渡段差异沉降的累积将导致近桥台处路面结构损坏程度加剧，从而影响道路的正常使用。     

表面粗糙度对冰路面上滑动轮胎摩擦牵引力影响的研究

依据能量守恒定律和冰的摩擦熔化理论，考虑冰面和轮胎胎面的表面粗糙度，建立了摩擦界面冰完全熔化条件下轮胎的牵引力预测模型。给出了预测模型中接地胎面温度的选择原则。研究表明，该模型可较好地预测不同条件下轮胎在冰路面上的摩擦牵引力，表面粗糙度的影响随车辆行驶速度的提高而增大。     

长大纵坡路段沥青路面车辙规律和影响因素

为了探明长大纵坡路段车辙的分布特征及影响因素,改善沥青路面的抗车辙性能,以铜黄高速公路为依托,调查了该公路的日平均交通量和长大纵坡路段的车辙病害。首先,通过测量不同长大纵坡路段的车辙深度,分析了车辙沿深度方向的分布特点;其次,通过开挖典型车辙断面,分析了车辙在路面结构层内的分布规律;再次,钻取了典型车辙病害路段的圆柱形路面芯样(芯样直径150 mm),并结合圆柱形试件车辙试验(CSWTT)结果,揭示了长大纵坡路段沥青路面车辙的分布规律和产生机理;最后,分析了纵坡坡度与坡长、行车速度、温度、沥青混合料材料特性等因素对长大纵坡路段车辙的影响,同时提出了改善沥青路面长大纵坡路段抗车辙性能的建议。结果表明:长大纵坡路段沥青路面的车辙主要分布于中、下面层;长大纵坡路段的车辙主要由压密变形和剪切流动变形组成,前者来自于行车荷载的碾压,后者则是由沥青混合料在多因素(重载、高温、慢速等)耦合作用下的抗剪切能力不足引起,且后者对车辙产生的贡献率更大;当其他条件相同时,坡长对车辙的贡献率高于坡度,当纵坡坡长较长(超过或接近临界坡长),坡度较大(3%)时,则车速降低最快,相应地,长大纵坡路段沥青路面车辙最为严重。     

长大纵坡路段重型车辆动荷载研究

为了研究长大纵坡路段的水平荷载和垂直荷载特性,结合长大纵坡路段的受力特点以及上坡过程中发动机动力的变化情况,应用车辆系统动力学方法,建立一种适合长大纵坡路段特点的重型车辆动力学模型.研究为长大纵坡路段的道路设计提供了理论指导.     

汽车行驶状态对沥青混凝土路面结构力学响应的影响

采用有限元软件ABAQUS建立了半刚性基层沥青混凝土路面的结构模型,分析了纵坡段、制动以及超载过程中的水平荷载对沥青混凝土路面结构力学响应的影响。结果表明:纵坡坡度、水平制动系数以及荷载对沥青混凝土路面纵向层间剪切应力的影响大于横向;可利用坡度、水平制动系数以及荷载来判断层间的抗剪切强度。     

城市道路交叉口沥青路面受力分析

城市交叉口路面由于车辆制动启动频繁,交通渠化严重,导致车辙病害严重。针对此现象,进行了交叉口沥青路面的有限元受力分析。在有限元假定的基础上,确定了3种荷载工况下的轮胎作用面积和接地压力分布,从车辆荷载、环境温度、车辆速度、路面层厚度、面层基层模量组合等方面对路面受力情况进行敏感度分析。结果表明城市交叉口路面的剪应力是导致车辙病害严重的主要原因,车辆重载及高温低速的行驶状况更加重了病害,交叉口路面结构材料的设计应着力于提高顶层材料的车辙抵抗力。     

重载沥青路面荷载图式研究

现场调查货车的轴重及胎压分布,发现两者之间存在一定的对应关系。改变轴重和胎压,用轮胎上涂油漆的方法测试了轮迹,发现轮迹由一个矩形加端部的两个小圆弧组成,轮胎接地压强和接地面积均随轴载的增加而增加,荷载中心距保持不变。结合轮迹测试以及轴重和胎压的现场调查,得到我国重载车辆轮迹各几何尺寸以及平均轮胎接地压强与轴重的对应关系。根据轴重与胎压的对应关系确定两者的合理组合,用压力传感器法测试了移动车辆的轮胎接地压力分布,发现在全轮迹范围内基本属于均匀分布。最后,根据测得的重载车辆轮迹及轮胎接地压力分布,得到了重载车辆荷载作用图式。     

道路几何参数对车辆操纵稳定性影响

为研究道路几何参数对车辆操纵稳定性的影响,本文采用MATLAB/Simulink建立了3自由度整车动力学模型,通过数值仿真模拟,研究了车辆在不同超高、纵坡坡度以及合成纵坡下动力响应,在此基础上进一步分析了在不同车速以及前轮转角输入下,道路几何参数对车辆操纵稳定性的影响.结果表明:与水平路面相比,道路超高和纵坡坡度对车辆...     

移动非均布荷载作用下的沥青混凝土路面动力响应分析

为更准确地模拟沥青混凝土路面实际的受力状态,基于弹性层状理论,借助大型有限元分析软件ANSYS建立了沥青混凝土路面三维有限元黏弹性模型,并对其施加非均布垂直荷载和切向摩擦行为的共同影响,分析车辆在匀速行驶时,沥青混凝土路面在不同载重车辆荷载作用下的动力响应.结果表明,最大纵向拉应力位于底基层中部,最大纵向压应力位于沥青混凝土面层.存在一中性层,其上结构主要承受压应力,其下结构主要承受拉应力.中性层位于基层中部附近.最大拉应力为0.031 MPa,远小于容许拉应力0.081 MPa,故路面结构破坏不是脆性破坏引起的,而是与疲劳破坏有很大关系.超载并不是造成路面损坏的唯一因素.     

车辆荷载对沥青路面损坏的影响分析

基于轮胎与路面间接触压力具有很明显的非均布性,根据轮胎胎面花纹的类型,提出荷载简化模型,并利用有限元计算分析不同荷载作用下的沥青路面结构应力。结果表明,轮胎与路面接触面的局部区域内,不同荷载模式的影响相当大。     

外倾和侧偏联合作用下轮胎接地印迹研究

基于德国Daimler Chrysler研发的Dtire轮胎模型，对外倾和侧偏联合工况下轮胎接地印迹形状和接地压力分布进行了研究，旨在为提高轮胎的附着性能，改善车辆的操纵性能以及改善轮胎磨损寻找可行的途径。     

长大纵坡段沥青混凝土路面层间滑移研究

通过对云南省已建高速公路长大纵坡段沥青混凝土路面层间滑移破坏进行调查研究,认为基层与面层间滑移的主要原因有路线纵坡、行车荷载、基层与面层的级配、路面结构与材料、环境条件以及施工工艺等几个方面.分析长大纵坡段车辆行驶特性和层间滑移的破坏机理,并介绍层间滑移的防治经验.     

移动非均布荷载作用下的沥青路面动力响应分析

为更准确地模拟沥青路面实际的受力状态,基于弹性层状理论,借助大型有限元分析软件ANSYS,建立了沥青路面三维有限元粘弹性模型,并对其施加非均布垂直和切向摩擦行为的共同影响,分析车辆在匀速行驶时,沥青路面在不同载重车辆荷载作用下的动力响应。结果表明,纵向最大拉应力位于基层层底,纵向最大压应力位于沥青面层。超载显著增加了各层结构应力,加速了路面结构的破坏。路面设计时应提高上层材料的抗压强度。     

沥青路面的非均布荷载效应分析

分析了轮胎与路面的接地形状呈较明显的矩形，并通过三维有限元的计算手段，分析认为载荷时轮胎对路面的作用力呈现出非均匀分布，这种不规则性对路面的力学影响很大。通过沥青路面的非均布荷载效应分析，对更深入地了解沥青路面结构的力学行为至关重要。     

温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。