铁路路基设计动荷载研究

本文介绍了北京环行试验基地及广深线进行路基面动应力实测结果，并分析路基面动应力与车速、轴重的关系，通过路基面动应力实测与动力有限元理论计算结果，提出了路基面设计动应力的计算式。     

不同基层状态下的沥青路面荷载应力分析

为比较在行车荷载作用下,基层未开裂及开裂状态不同时沥青路面结构内的应力响应情况,采用有限元方法对不同工况分别建立模型,计算分析水泥稳定碎石基层沥青路面在不同水平荷载、层间条件时,结构内的应力分布。分析表明,层间粘结状态是影响裂缝扩展的重要因素;面层-基层粘结不好时,面层底部的拉应力和剪应力值都急剧增长,即使基层不开裂,面层内也会产生由下而上的横向裂缝及沿行车方向的纵向裂缝;已开裂但尚未沿深度方向贯穿基层的横向裂缝在荷载作用下会迅速反射至面层;待基层收缩裂缝充分发展并进行处治后,再铺面层可减少和延缓反射裂缝。     

动荷载作用下沥青路面寿命预估

基于4自由度的1/2车辆振动模型,以路面不平整度为激励,运用系统动力学和车辆振动理论分析了不平整路面上的行车动荷载;采用修正Shell永久变形理论,考虑荷载和环境的综合作用,计算了动荷载作用下路面产生的永久变形和平整度的衰变规律;并结合某高速公路路面平整度检测结果,参照质量规范得出路面的剩余使用寿命,建立了动荷载作用下的沥青路面剩余寿命计算与预估的方法。研究结果表明,应用该法不但能够较为准确地预测沥青混凝土路面的剩余使用寿命,还能为准确评价道面使用品质和制定费用-效益最佳路面养护方案提供依据。     

行车荷载作用下路基附加应力动态分析

该文在考虑材料动态参数基础上,借助ABAQUS通用有限元软件,建立三维有限元模型,采用动态分析的手段,计算了不同车速下路基竖向附加应力,并与静态分析结果进行了对比。结果表明,采用材料动态参数下,路基内部及顶面竖向应力动态分析值分别高出静载下计算值8%与10%;低车速下路基竖向附加应力偏高;动态分析时间点的选取对附加应力值影响显著。     

行车荷载作用下路基动态竖向应力测试研究

为了研究交通荷载对高速公路路基的影响,在不同交通荷载、车速及车型的情形下,对谷竹高速公路27标段路基进行了动态竖向应力测试。结果表明:在荷载作用下,路基竖向应力随深度增大而逐渐衰减,且在路基浅层衰减较慢,然后加速,达到一定深度后,再次变缓。随着交通荷载增加,路基工作深度及竖向应力也会随着增大,但荷载增到较大后,工作深度的增幅会降低。在相同交通荷载情形下,路基浅层竖向应力会随着行车速度增大而减小,但车速变化对路基的工作深度影响较小。车型对路基的影响与理论相符,增加后轴轮胎数目可以减小交通荷载对路基的影响。     

车辆荷载作用下复合路基沉降研究的现状

讨论软土路基上复合地基的机理及其沉降研究的现状，阐述对复合路基研究方向的看法。     

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。     

行车荷载作用下软弱黄土路基的竖向应力特征

采用线弹性体系理论和BISAR程序,计算分析了行车荷载下软弱黄土路基顶面和路基土中的竖向应力的变化规律,揭示了其分布特征,为软弱黄土地基公路工程的路基、路面设计提供了理论支持和决策依据。     

周期性变温条件对沥青路面车轮荷载应力分析的影响

沥青路面结构完全处在自然环境中,经受着持续变化的外界环境因素的影响,故路面结构内的温度分布是随时间和空间分布变化的场函数。在当前的沥青路面车轮荷载应力分析中,多忽略了温度变化的影响,因而与实际情况有很大差别。为此,在现有理论的基础上,提出了考虑周期性温度条件的荷载应力三维线弹性有限元计算方法,并初步探讨了变温条件对沥青路面路表弯沉以及应力场的影响。     

车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性影响的数值分析

针对车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性的影响,运用有限元方法对其进行了动力响应分析。分析中将车辆通过时路面所承受的动荷载简化为落锤式弯沉仪(FWD)产生的动态冲击荷载,考虑了路面的实际结构体系以及车速、洞径、埋深和偏移距离等主要因素的影响。找出了临界洞室埋深随洞径和偏移距离变化的规律,并确定出了路基下伏暗穴治理范围,同时对动、静荷载效应进行了对比分析。结果表明:在实际计算中,可以将静载乘以某一“放大系数”作为计算荷载进行拟静力分析。     

车辆载荷作用下沥青路面应力分析

基于沥青路面弹性层状结构,利用ANSYS有限元软件分析了水平载荷、超载额度对沥青路面力学状态的影响,得出沥青路面内部应力、应变分布规律;建立了沥青路面应力分析有限元模型,并利用数值软件进行分析,为沥青路面结构设计和施工提供参考。     

刹车荷载反复作用下沥青路面剪切动响应三维有限元分析

为了揭示刹车反复作用下沥青路面剪切动响应力学行为特征,应用ABAQUS建立了典型半刚性基层沥青路面三维计算模型,针对沥青路面剪切动响应控制性外部影响因素,以及单次及反复刹车作用下沥青路面剪应力与水平位移变化规律进行了数值模拟分析.计算结果表明:加速度和阻尼比对路面结构残余水平位移存在较大影响;刹车作用效应随着深度的增加而迅速衰减,路表呈现为波浪形的剪切推移变形特征;反复刹车导致沥青路表残余变形缓慢累积.作用次数达到106次后可形成波浪形车辙病害.     

京秦高速公路软土路基动态荷载作用下沉降规律研究

京沈高速公路宝坻—山海关段(以下简称京秦高速公路)长199km其中有16km软土路基,在建设期进行了技术处理。1999年通车后对这段软土路基在动态荷载作用下沉降规律进行了检测分析,并结合我国其他软土路基高速公路的经验,对其沉降规律进行了研究,为指导道路养护与维修提供科学依据,做到预防性养护。     

超重交通荷载作用下沥青路面的应力分析

以高速公路典型结构为例，分析了不同比例、不同程度的超重交通荷载对路面结构的影响。分别从路表弯沉、整体性材料层底拉应力及疲劳寿命、路表车辙等方面说明超重载交通对路面结构破坏性较强，是引起路面早期损坏的重要原因。     

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。     

有轨电车荷载作用下路基结构动力响应分析

采用有限元程序ABAQUS建立数值模型,研究有轨电车路基在荷载作用下的动应力变化规律,分析有轨电车动应力随着不同行车速度、路基横断面位置、路基深度的传递规律,同时分析不同基床结构与地基土下动力响应的变化情况。结果表明：动应力在路基中呈现出两端大,中间小的特点,总体上呈马鞍形分布;有轨电车轮载所引起的附加应力快速衰减,在深度达到0.7 m左右时,动应力衰减一半;路基结构中的动应力随基床结构弹性模量的增大而逐渐减小,并且受基床底层弹性模量影响更大;随着地基土弹性模量增大,路基结构内动应力会略微增大,但路基结构的竖向位移会大大减小。     

耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的数值计算

为给混凝土基层耐久性沥青路面结构设计提供依据,利用均匀设计表安排对混凝土基层底面荷载应力有显著性影响的因素组合,采用三维有限元方法计算混凝土基层底面在标准轴栽,以及单轴一单轮、单轴-双轮和双轴-双轮等不同轴栽作用下的荷栽应力,对计算结果进行回归分析,并分析了轴轮型对基层荷载应力的影响.结果表明:不同轴一轮载作用下,混凝土基层底面的荷载应力与面层厚度、基层厚度、基层模量、地基模量等因素之间存在良好相关关系;此外,双轴-双轮组荷载在基层底面产生的荷栽应力小于单轴-单轮组和单轴-双轮组,因此通过增加轴数和轮胎数目可以有效缓解重载、超载车辆对路面的破坏作用.     

竖向动荷载下桩尖附近应力场研究

在合理假设桩侧摩阻力在桩尖平面应力分布的基础上,推导了桩尖附近应力场公式,得出了在桩长、桩径、桩周土内摩擦角一定的情况下,桩尖地基应力与桩顶竖向动荷载的时程反应规律。并对影响桩尖地基应力的各因素进行了敏感分析,为桩尖附近其他地下结构的验算提供依据。     

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。     

行车荷载作用下沥青路面粘弹性应力响应规律分析

该文以广义Maxwell模型模拟沥青混合料的粘弹性性质,定性分析了周期荷载作用下沥青路面的粘弹性应力响应规律,表明可以将其近似处理成与荷载同频率的半正弦波形。利用ANSYS分析了特定沥青路面结构在周期行车荷载作用下沥青面层的粘弹性应力响应,计算结果与定性分析结果一致,而且加载历史和加载间歇时间对计算时刻应力的影响比较小,可以用单周期的应力响应代替考虑多周期加载历史下的应力响应,而误差在工程结构分析可以接受的范围内,从而使计算时间大为缩短。