基于 ABAQUS 的城市道路沥青路面动力响应分析

为了分析动载对沥青路面结构动力特性的影响,提升路面结构设计的合理性,利用ABAQUS有限元软件,分析车速、轴载、路面平整度等因素对车辆-路面耦合作用的影响,结论如下：动载作用下的路面最大竖向压应力比静载大38.37%,动力响应差别明显;平整度C级路面的竖向最大位移相比A级增加18.50%;车速越大,路面压应力与竖向位移越小,相比速度15 m/s时的路面应力与位移,速度30 m/s时减小8.10%、15.22%;轴重越大,路面各结构层的竖向应力与位移越大,应力增幅排序为上面层＞中面层＞下面层,竖向位移增幅排序为中面层＞上面层＞下面层。     

不同渗流形态下沥青路面结构动力响应分析

为了研究荷载-渗流耦合作用下不同渗流形态对沥青路面结构各力学场量响应的影响,进一步揭示沥青路面水损害机理,在高水压沥青混合料渗透试验的基础上,采用非线性有限元方法,模拟分析碗形分布动荷载下Forchheimer非线性渗流和达西线性渗流时饱水沥青路面内部各力学场量的变化。渗透试验结果表明:在较高水力梯度下渗流流速-水力梯度关系呈现出非线性特征,不再适用达西定律,而需应用Forchheimer非线性渗流定律描述。数值模拟分析结果表明:2种渗流形态时沥青路面结构内部各力学场量均随着车轮动荷载的作用过程表现出波动性,且孔隙水压力均随着半正弦波型荷载的变化而呈正相关关系;与达西渗流时计算结果相比,非线性渗流时上面层内正孔隙水压力的峰值高49%,沥青面层内水平方向的拉应力、压应力、拉应变的峰值分别高16%、105%、15%,且在路表产生竖向拉应力,孔隙水压力也远高于现场实测值;2种渗流形态时均在上基层底部产生竖向拉应力,在沥青路面内产生的剪应力差别很小。因此,在车轮动荷载作用下,饱水沥青路面内部形成超高孔隙水压力和高流速的非线性渗流,会产生比线性渗流更为严重的水损害,以往基于达西定律的饱水沥青路面动态响应分析低估了车轮动荷载对沥青路面水损害的影响程度。     

基于层间状态的沥青路面结构响应分析

沥青路面各结构层之间处于接触状态,而不是连续状态.采用有限元技术对国道213郎川路试验段路面结构进行了接触模型和连续模型计算,对所得数据分析比较.结果表明,接触模型比连续模型更适合描述半刚性沥青路面的力学特性.     

连续-离散介质动力耦合模型在斜坡堆积体地震响应分析中的应用

采用有限差分与离散单元外部动力耦合计算方法,研究地震作用下斜坡堆积体变形规律与动力特性,并时堆积体颗粒平行连接强度进行敏感性分析.采用平面应变有限差分网格和平行连接圆盘离散元法分别模拟下伏基岩与上覆堆积体,界面的平滑过渡通过耦合两域取相同时步交替迭代的方法加以实现.动力分析以自重作用下的静力平衡为初始条件,基岩两侧由引...     

FWD荷载下的沥青路面动力响应分析

为研究沥青路面在移动荷载作用下的实际动力响应规律,依托345国道工程铺筑的沥青路面试验路,采用落锤式弯沉仪(FWD),通过埋设于路面结构中的应变传感器,获取FWD荷载作用下沥青路面的层底弯拉应变响应。基于FWD荷载下的路面实测动力响应表明,路面结构层层底横向、纵向应变的脉冲信号呈现受拉状态,竖向应变呈现受压状态。横向应变脉冲峰值呈现逐渐递减的趋势：ε_t(下面层层底)>ε₍t(底基层层底))>ε₍t(下基层层底))。纵向应变脉冲峰值也呈现逐渐递减的趋势：ε₍l(下面层层底))>ε₍l(底基层层底))>ε₍l(下基层层底))。当FWD荷载作用结束时,下面层层底横向、纵向、竖向应变存在残余应变现象。基于ABAQUS软件建立的三维有限元模型,计算在FWD荷载作用下的动力响应表明,横向分布上,从承载板中心开始,应力应变逐渐减小,最大峰值出现在承载板中心下方。沥青层应变峰值和温度、荷载呈现正相关,下面层层底三向应变峰值与温度、荷载、弯沉呈指数增...     

移动荷载作用下组合式沥青路面结构受力特性分析

基于Abaqus有限元软件进行二次开发,建立了移动荷载作用下组合式沥青路面结构三维有限元模型,分析了不同行车速度下组合式沥青路面结构力学影响规律;结合正交试验,对路面结构层厚度进行了敏感性分析。结果表明:面层层底拉应变、底基层层底拉应力随行车速度的增大而减小,且行车速度越慢,路面结构所经历的力学响应波动循环越多、持续时间越长,对路面结构受力越不利;可采用增加面层厚度的方式提高组合式沥青路面结构抵抗疲劳开裂、永久变形和反射裂缝的能力,并尽量将运行车速控制在60 km/h以上;在组合式沥青路面结构设计时,应注意提高面层上部和中部的抗剪性能,同时加强各沥青结构层间的黏结。     

列车荷载作用下路基结构动力响应分析

针对秦沈客运专线场地条件,采用有限元-无限元相结合的手段,建立列车荷载作用下路基结构动力反应的有限元数值模型,分析了列车荷载作用下,路基动力响应的分布规律,并探讨了列车速度对路基振动反应的影响规律。结果表明:路基土中竖向动应力幅值随深度增加而迅速衰减;随着列车速度的增加,路基顶面的动应力幅值呈增加趋势;列车荷载对轨道路基的影响主要体现在基床部位,因此对于高速铁路需要对其进行加强。所得结论,为铁路路基设计和加固提供了理论依据。     

半刚性基层沥青路面动态力学响应分析

很多研究表明,移动荷栽对路面造成的应力、应变要比静态荷载作用下减小50％以上。采用ANSYS静态和瞬态三维有限元方法,计算了静态以及不同行车速度、不同荷载作用下半刚性基层沥青路面的各结构层的应力、应变。通过对不同状况下的计算结果进行分析,发现在一定范围内车速的提高可以延长路面的疲劳寿命。     

桩网结构路基的地震动力响应分析

结合郑西客运专线实际工况．利用有限元软件ANSYS建立桩网结构路基模型,并输入1976年宁河天津地震波,对桩网结构路基在地震荷载作用下的位移及应力的动力响应进行数值模拟,并对结果进行分析。     

水平地震荷载作用下斜坡路基动力稳定性分析

西南山区的道路普遍穿越高烈度地震区域,地震荷载作用下路基结构的动力稳定性问题必须引起重视。笔者运用GEO-SLOPE软件中的SLOPE/W模块和QUAKE/W模块,采用动力有限元法,系统地分析了斜坡路基结构在水平地震荷载作用下的动力稳定性,总结了路堤填筑高度、地面横坡、地震烈度、软弱夹层厚度4个参数对斜坡路基结构动力稳定性的影响。     

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。     

考虑车辆移动效应和超载的排水基层路面结构动力分析

为了研究车辆荷载作用下排水基层路面的动力响应,同时考虑车速和轴载的影响,采用移动加载的方法,对不同工况下沥青混凝土路面进行了快速Lagrange有限差分分析.结果表明,路面弯沉并未因排水基层的低模量而增大,峰值甚至有所减小;排水基层的存在减小了底基层底部的动应力,可以抑制反射裂缝的产生;弯沉及动应力均随车速的增大而减小...     

沥青混凝土的动水压力模拟试验

动水压力模拟试验方法是提高沥青混合料抗水损害性能需要研究的基础理论问题之一.在设计以气压传递激发沥青混凝土孔隙中水压动态变化的试验装置的基础上,通过封闭圆柱形试件的侧壁和在试件底端构造蓄水空间以引导水在孔隙中向下渗流,形成定向冲刷模式.经有限元计算发现随试件深度增加水压减小,说明半刚性基层沥青路面比排水基层沥青路面承受...     

含裂缝沥青混凝土路面的粘弹性断裂分析

为了研究含裂缝沥青混凝土路面结构工作性状,基于粘弹性断裂力学理论和平面应变有限元法(FEM),采用ABAQUS有限元软件分析了基准温度、路表变温及裂缝长度对含表面裂缝路面和含反射裂缝路面结构的松弛应力强度因子分布规律的影响。无论是对于含表面裂缝路面结构还是含反射裂缝路面结构,均可得出:路表降温幅度增加使松弛应力强度因子增大且应力强度因子松弛曲线逐渐变缓;基准温度对最大应力强度因子几乎无影响,基准温度越高应力强度因子松弛越快;裂缝长度增加导致应力强度因子增大。     

长大纵坡沥青路面车辙形成与控制研究

为了研究车辙在长大纵坡路段沥青路面中的形成、分布规律及控制对策,该文在取得车辙调查数据的基础上,分析了长大纵坡路段车辙的纵向、横向分布规律及其影响因素,并针对长大纵坡路段从沥青路面结构优化和非结构优化两方面提出了车辙控制方法,对减少长大纵坡路段车辙的产生具有指导意义.     

车辆荷载作用下沥青混凝土路面结构的应力响应分析

借助大型有限元软件ABAQUS,运用三维动力有限元的方法,建立了移动荷载作用下基于土基横观各向同性的沥青混凝土路面结构的三维仿真模型,并编制了Dload和Utracload子程序来施加移动荷载.通过有限元Standard计算模块,分析和比较了移动荷载下车辆正常行驶、减速和加速情况时路面结构内部应力响应规律.分析结果表明...     

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.     

城市管道对于软土地基沥青路面影响分析

该文针对软土地区城市道路地下管道对于沥青路面的不利影响进行分析,采用有限元方法分析了管道周边和上部土基的模量对于沥青面层内部剪应力的影响,并与容许剪切强度进行了对比.提出必须采取合理措施增加管道周边的土基强度,从而有效地避免沥青路面的剪切破坏.     

沥青路面渗水性能测试研究

采用改进的渗水系数测试试验对湖南省在建高速公路沥青路面进行渗水系数测试.根据测试结果结合沥青路面渗水性能的评价方法对沥青路面各面层的渗水性能进行评价分析,得出了沥青路面不同沥青混合料类型的渗水性能差异,提出了沥青混合料不同公称最大粒径的沥青混合料路面检验用的建议指标.最后对路面结构层的透水性能的差异性进行了定性分析,分析表明:沥青路面各面层的渗水性表现出很大的变异性;粗粒式沥青混合料类型更易渗水;粗粒式沥青混合料掺入抗车辙剂其渗水性能会有所降低;渗水系数随着面层厚度的增加而增大;施工质量变异性造成了渗水系数沿路面横向的分布表现为超车道大于行车道.     

沥青路面使用性能综合评价指标研究

分析了在沥青路面使用性能综合评价中常用的向量指标形式和单一指标形式各自的特点和适应条件,针对规范中计算综合评价指标PQI时,对4大单项指标赋值方法的不足,利用加权最小二乘法,对4大单项指标进行百分赋值,然后直接加权计算PQI。使得路面使用性能综合评价指标PQI的计算更为科学和贴近路面本身实际状况。