非均布移动荷载作用下黏弹性沥青路面动力响应分析

基于实测非均布车辆荷载移动特性,采用Witczak黏弹性模型动态剪切模量,建立了非均布移动荷载作用下沥青路面结构瞬态动力分析的三维有限层模型,通过3D-MOVE Analysis软件分析不同路面温度、不同车辆行驶速度下沥青路面动力响应的时程变化和横向分布规律,并与均布移动荷载的计算结果进行比较。结果表明:路面结构层动力响应具有交变特性;基层与土基应变恢复具有滞后现象;面层顶面出现应力应变集中现象;在双轮加载区域内路面动力响应横向分布具有非对称性,各动力响应峰值出现在不同横向位置上;与均布移动荷载比较,非均布移动荷载作用下的动力响应沿横向变化较小;随着车辆行驶速度的增加,面层底部动力响应先减小后增大,有一个峰值点,临界速度约为48 km/h;当路面温度由-10℃升高至50℃时,面层底部纵向、横向应变突变幅度分布分别增加了2.75,1.53倍,面层底部剪应力显著增加,且高温下面层底部剪应力容易出现应力集中现象。     

非均布动荷载作用下沥青路面剪应力动态响应分析

为探求重载货车不同行车速度下沥青面层水平剪应力动态响应规律,结合半刚性基层路面特点,采用层状体系理论,建立一个ANSYS3-D有限元粘弹性路面结构模型。在施加非均布动荷载情况下进行了非线性求解计算。结果表明,沥青面层内的最大水平剪应力均随行车速度的增加呈先增大后减小的规律,行车速度在20km／h左右时,水平剪应力达到最大,对路面剪切破坏程度最严重．     

轮胎接地印迹对路面结构力学响应影响的有限元分析

路面与轮胎之间的接触压力具有很明显的非均布特性,并不同于传统的路面结构分析中的双圆均布垂直荷载。本文首先根据轮胎胎面花纹类型,参考轮胎与路面接触压力的测试结果,提出接触面内的不同荷载简化模型。依据弹性层状理论,建立沥青路面多层体系的三维有限元分析模型,利用有限元计算分析不同荷载简化模型作用下的沥青路面结构响应。对在各种不同荷载模式作用下沥青路面的力学响应进行对比。结果表明:车辆荷载作用局部区域内的路面结构影响较大,对远离荷载作用面的点影响比较小。不同的轮胎荷载简化模型不影响路面结构整体力学分析。     

非均布荷载作用下路面结构力学响应计算

选取了典型车型和典型路面结构,考虑了轮胎接地面积折减和压力的不均匀分布,进行非均匀分布垂直荷载作用下,沥青路面结构内力学响应的三维线弹性有限元计算,并分析了路面结构层模量变化时的影响。结果表明非均布荷载作用下面层结构内的剪应力值要明显大于均布荷载作用下的情况,现有设计方法可能低估了车辆荷载引起的路面响应。     

沥青路面结构动力响应模型验证及分析

在移动荷载作用下研究沥青路面的动力响应是掌握路面结构行为的前提条件,由室内试验所得数据确定材料参数,选取合理的沥青路面结构,借助有限元软件Abaqus建立沥青路面结构模型,将汽车荷载简化为移动的均布荷载,用8节点等参元模拟路面结构,分析在标准动态荷载作用下路面结构的应变响应,并且在试验路段埋设传感器,实测路面结构应变,验证模型的可靠性。     

车辆荷载对沥青路面破坏的影响研究

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响应。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,这对进一步解释路面面层的破坏现象提供有益的参考。     

基于路面材料动态模量的沥青路面响应仿真分析

为研究动荷载作用下沥青路面的动态响应,确定沥青路面各层的动态模量参数,建立路面有限元模型,利用荷载步实现动荷载的加载。测试试验模型沥青面层层底的动态响应,将仿真分析结果和试验数据进行对比,验证仿真结果的正确性。研究结果表明:在动荷载作用下基层和底基层的拉应变和弯沉小于静荷载作用;荷载频率超过5 Hz后,频率对弯沉和层底拉应变的影响不大,温度和动荷载对面层层底拉应变的影响较大。     

山区高速公路陡长坡沥青路面力学响应研究

分析了坡面车辆行驶特性,通过建立有限元模型对不同坡度、不同路面结构及不同荷载级位和分布形式下,陡长坡沥青路面力学响应和变形特性进行了分析。研究结果表明,坡面荷载合力明显高于常规平直路段荷载,因此对路面产生了更强的破坏效果;荷载接地压力的非均布效应非常显著;坡面上发生车辙变形的可能性比常规平直路段高25％以上,需要单独设...     

车辆动荷载下沥青路面力学响应分析

为了分析路面结构在行车动荷载作用下的力学响应,建立了单自由度1/4车辆模型和以正弦曲线模拟路面不平整度的模型,通过将不同路面状况和行车速度的组合,分析车辆在各情形下所产生的动荷载,发现路面传给车辆的激励振动频率接近车辆自身振动频率时,车辆对路面产生的动荷载值最大.采用ANSYS静态和瞬态三维有限元方法,计算车辆在静态以及不同速度、不同路面状况下沥青路面面层层底水平拉应变和面层内最大压应变,总体来看采用静态荷载进行路面结构设计是偏安全的.     

长寿命沥青路面动态响应数据的采集与分析方法

为了分析长寿命沥青路面的性能,提出了路面动态响应数据的采集和分析方法。通过安装动态称量系统,采集交通荷载参数;通过埋设路面传感器实测路面结构动力响应,研究路面结构的动态响应随荷载、温度、车速、偏移等的变化规律,分析不同结构的应力应变响应大小和特点,在此基础上构建路面应力应变响应的预估模型,最后利用FWD检测数据,反算不同结构沥青混合料模量,分析模量随温度的变化规律。     

人-结构竖向相互作用两类简化模型分析

基于质量-刚度-阻尼（mass-spring-damper,MSD）和质量-刚度-阻尼-附加质量（mass-spring-damper-rigid mass,MMSD）两类简化分析模型,采用正则化结构振型函数建立简化的人-结构竖向相互作用动力方程. 针对具有非比例阻尼特性的动力方程,采用状态空间法求解耦合系统瞬时频率和阻尼比,讨论两种耦合动力方程的区别以及结构在人行荷载作用下频率和阻尼比的变化规律,分析人-结构耦合状态下结构加速度响应的差异. 结果表明:考虑人-结构竖向相互作用时,两类动力方程的结构阻尼比显著增大,结构瞬时频率略有减小,瞬时阻尼比峰值平均提高31.67%,瞬时频率峰值平均仅减小0.29%; 结构人致振动分析时应考虑人-结构竖向相互作用;MSD和MMSD两种模型分析情况下,结构动力响应差异很小,均方根加速度值的差异仅为0.34%.      

公路高切坡分类及其破坏模式

目前,公路高切坡缺乏一个统一的分类,从而造成其破坏模式分析混乱,降低了公路高切坡治理的针对性和有效性.因此,根据岩体结构面的控制性及现场易识性原则,将公路高切坡分成3大类9小类.依据岩性及其组合、岩体结构、岩体强度、结构面间距、走向与边坡走向的关系、结构面倾角与坡角的关系等各种不同组合情况具体分析了公路高切坡可能破坏的具体模式.在此基础上,提出了楔形体-平面滑动破坏模式、崩塌-滑动破坏模式、滑动-拉裂型破坏模式及滑动-压裂型破坏模式等4种复合破坏模式,对高切坡的稳定性分析及潜在破坏面的识别具有指导意义.     

电动助力转向系统集成建模及仿真

构建了基于Matlab/Simulink的EPS系统模型、H.B.Pacejka轮胎模型以及三自由度整车模型,进而应用系统集成的方法构建了集成仿真模型,在此基础上分析了EPS系统对方向盘瞬态响应品质的影响并验证了助力控制策略。结果表明集成仿真模型具有较好的动态模拟特性,EPS具有较好的稳定性且控制策略能够较好的协调转向轻便性与路感的矛盾。     

公路高切坡分类及其破坏模式

目前,公路高切坡缺乏一个统一的分类,从而造成其破坏模式分析混乱,降低了公路高切坡治理的针对性和有效性.因此,根据岩体结构面的控制性及现场易识性原则,将公路高切坡分成3大类9小类.依据岩性及其组合、岩体结构、岩体强度、结构面间距、走向与边坡走向的关系、结构面倾角与坡角的关系等各种不同组合情况具体分析了公路高切坡可能破坏的具体模式.在此基础上,提出了楔形体-平面滑动破坏模式、崩塌-滑动破坏模式、滑动-拉裂型破坏模式及滑动-压裂型破坏模式等4种复合破坏模式,对高切坡的稳定性分析及潜在破坏面的识别具有指导意义.     

基于GIS的多粒度复杂网络模型

为提高城市路网失效传播分析和可靠性分析的准确性,研究了路网发生故障的3种失效形式.在此基础上,基于复杂网络理论,提出了一种多粒度复杂网络模型;通过构建粒度空间,将城市交通广义路网表达为多粒度复杂路网.为检验模型的有效性,以成都市区路网为例,建立了道路的多粒度复杂网络模型;基于该网络结构,进行了路网失效传播分析以及分别针对随机攻击和蓄意攻击的路网可靠性分析.研究结果表明,城市道路多粒度复杂网络能更准确地进行路网失效传播分析和可靠性分析,为进一步研究城市交通网络故障的动态演化提供了有利条件.     

轮对柔性对直线电机车辆动态响应的影响分析

直线电机地铁车辆有内置和外置两种轴箱布置方式,针对这两种轴箱布置的直线电机地铁车辆,分别建立了考虑轮对柔性的直线电机地铁车辆-轨道耦合动力学模型.模型中轮轴采用欧拉梁模拟,考虑轮对柔性变形对一系悬挂作用力、电机吊杆力以及轮轨空间动态相互作用的影响,对比分析了在轮轨不平顺激扰作用下,轴箱内置和外置直线电机地铁车辆轮对柔性响应特性及其对系统动态响应的影响.研究结果表明:相比于刚性轮对模型,两种直线电机地铁车辆柔性轮对模型求解所得轮轨垂向力响应均存在77 Hz的主振频率峰值,对应于轮对的一阶弯曲模态频率;当考虑轮对柔性效应时,相比于轴箱外置直线电机地铁车辆,轴箱内置直线电机地铁车辆的轮轨垂向力更大,气隙更小.     

基于动态分流元胞传输模型的城市道路网络韧性评估

为全面评估重大扰动事件下城市道路网络抵御扰动并从扰动中快速恢复的能力，提出以改进元胞传输模型模拟路网流量分布状态，以韧性为测度指标的路网性能评估模型。针对传统元胞传输模型交叉口分流比例恒定的不足，明确考虑扰动事件影响期内因出行者调整路径可能导致的路径流量波动，构建出行决策行为与元胞流量传输的强耦合机制，提出一种新的动态分流元胞传输模型；基于动态分流元胞传输模型获得的路网性能参数，以路网效率为路网基础性能指标，构建反映扰动事件影响期内路网效率累积动态变化的韧性指标；并基于Sioux Falls网络开展算例研究。算例结果表明：相比传统元胞传输模型，提出的动态分流元胞传输模型通过设置交叉口动态分流参数，建立出行决策行为与元胞流量传输的动态耦合关系和路径流量变化与交叉口元胞分流比例的自洽机制，可准确描述路网实际流量分布状态；提出的基于路网效率的韧性指标可全面反映扰动事件发生后路网性能退化到恢复全过程的动态累积性能，直观展示路网抵御扰动并从扰动中恢复的能力，契合韧性内涵；韧性评估中若忽视出行决策行为潜在影响，将获得次优甚至明显偏离实际的方案或结果。     

由路面振动响应反分析识别交通荷载

交通荷载作用下高速公路路面路基动力响应的分布和传递变化规律已成为解决路基问题的重要研究内容.文中针对道路工程结构的特点,研究基于实测路面振动加速度的交通振动荷载识别问题,建立道路结构动力响应计算模型,提出非线性系统交通振动荷载识别的增量有限元方法,推导了由实测加速度响应计算交通荷载的识别公式,通过工程实例分析,得到了一定条件下路面振动荷载时程曲线.     

连续梁在行驶车辆作用下的动态反应

把桥梁和车辆看作两个分离体系,把车辆视为二维非线性模型,并考虑到桥面的路面不平度影响,应用虚功原理和模态叠加法分别建立振动方程,在车辆与桥梁接触点采用接触力和位移协调的条件,利用迭代技术求解二者之间的相互作用力。以一座三跨连续梁为例,计算了该桥的动挠度曲线和相应的冲击系数。结果显示车辆在边跨行驶时中跨跨中截面的冲击系数要远大于车辆在中跨行驶时的冲击系数,桥梁在车辆动荷载作用下的冲击系数与车辆动力特性、车速、桥梁动力特性以及路面不平度等密切相关,仅仅看作桥梁基频的函数是过于简化的。     

车辆颜色等多因素对驾驶行为的交互作用研究

车辆颜色是影响驾驶行为与交通安全的重要因素,为研究动态运行环境下车辆颜色、车型对于驾驶行为的影响,首先,建立不同颜色、车型车辆模型及其白天与黄昏两种道路环境,构建6类典型驾驶场景;其次,选取25名测试人员,采用组内实验的方法进行试验,实验中利用驾驶模拟系统、眼动仪与多导生理仪采集车辆运行、驾驶员眼动与心率数据。实验结果表明,驾驶员对车辆的识认有明显差异,白天识认距离明显高于黄昏,大客车则明显高于小轿车,黑色车辆在黄昏时识认性明显低于其他车辆,尤其是在观察前方车辆时更为明显。上述结果表明,车辆颜色对于驾驶员识认距离存在明显影响,尤其是小型车辆在黄昏时响更为显著,以上结果应在车辆颜色选择及驾驶员培训时予以关注。