基于有限元的温度-荷载-行车速度耦合作用下路面结构动孔隙水压力对比研究

为研究不同沥青路面基层的水损坏形态,选取半刚性基层与级配碎石基层为研究对象,以动空隙水压力的变化情况为研究指标,基于有限元法建立理论模型预测了不同温度-荷载-行车速度耦合作用下不同基层结构的动孔隙水压力的变化规律,并进行了对比分析.结果表明:在标准条件(荷载0.7 MPa,车速80 km/h,温度20℃)和不利条件(荷...     

基于分段变维的沥青路表纹理磨光行为分析（双语出版）

为了多尺度表征沥青路表纹理磨光行为,揭示其表面纹理磨光演化机理,首先基于沥青表面纹理的自仿相似特性,引入高差自相关函数,将常维分形扩展至分段变维分形,建立了表面纹理分段变维评价模型。其次,分别选取高磨光值的玄武岩和低磨光值的石灰岩成型沥青混合料试件,对其进行岩相鉴定,借助平板磨光机进行室内加速磨光试验,测量了不同磨光状态下的动摩擦因数,同时采用三维激光扫描仪获取了表面纹理信息。最后分析了断面轮廓分段变维高差自相关特性,并与摩擦因数进行了对比分析。结果表明：路面在大尺度范围内有明显的分段变维特征,高差自相关函数可以多尺度量化沥青混合料表面微观至宏观纹理特征,2种路表宏微观纹理界限波长为0.4 mm左右;截止波长可以作为评价普通磨光和差异磨光的指标,其中水平截止波长表示路面平均微凸体尺寸,垂直截止波长表示骨料平均高度;随着磨光转数的增加,受2种磨光机制影响的试件（玄武岩）表面纹理的水平截止波长变化甚微,而受普通磨光机制作用的试件（石灰岩）表面纹理的水平与垂直截止波长均下降明显;在道路设计和施工过程中,选取矿物组成成分更多、粒径分布更广、矿物质间硬度相差较大的集料,更容易受到2种磨光机制的影响,从而有助于沥青路表保持足够的表面纹理水平,延缓路面抗滑性能衰减速率。     

基于ABAQUS的港口刚性道面结构三维空间有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,在Winkler地基上建立四边自由的集装箱荷载-道面结构-地基三维有限元双层板模型,进行了混凝土道面结构在集装箱重箱荷载作用下的力学响应模拟,分析了板中与板边受力条件下的刚性板的应力特性;根据道面结构层间接触的特点,考虑了双层板模型中层间相互联结与光滑无摩阻两种接触情况,对比分析了两种接触状态下混凝土板的应力特性;基于不同地基反力系数,进行了道面结构力学响应模拟,分析了地基反力系数对混凝土道面结构刚性板的弯拉应力的影响,为实际设计中节省工程材料,降低混凝土弯拉应力提供参考。     

轮胎/路面噪声模型研究进展

在系统地总结国外学者对轮胎/路面噪声模型研究现状的基础上,对轮胎/路面噪声的物理模型、统计模型和混合模型分别进行了描述和评价,指出了其各自的适用性,物理模型主要用于轮胎设计,统计模型主要用于路面设计,而混合模型则是考虑轮胎和路面的最优组合。由于轮胎/路面噪声机理十分复杂,到目前为止,还没有任何一种模型可直接用于轮胎和路面设计。但从物理意义和使用的角度来看,统计-物理混合模型应当最有发展前景。     

基于断面高程的路面构造深度计算模型研究

为了明确和统一我国路面构造深度计算模型,针对我国基于断面高程的路面构造深度计算模型复杂多样,缺乏理论联系,造成构造深度测量结果横向可比性差的技术问题,通过阐述路面构造深度测试技术,剖析基于断面高程的构造深度测量方法的技术内涵,提出了采用与铺砂法具有良好相关性的SMTD作为我国路面构造深度计算模型的观点,并应用正交法回归设计理论,论证了国家标准《多功能路况快速检测设备》(GB/T 26764—2011)与交通运输行业标准《车载式路面激光构造深度仪》(JT/T 840—2012)中,有关构造深度计算模型规定的一致性。如果能够在路面抗滑要求与路面构造深度标准匹配方面,有针对性地补充必要的试验验证研究,将为激光构造深度测量方法直接应用于路面抗滑性能的评定提供技术依据。     

表面排水条件对饱水沥青路面动力响应的影响分析

首先建立动态荷载作用下,饱和状态沥青路面轴对称瞬态动力分析有限元模型,并给出有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;而后分析表面排水和表面不排水两种条件下的竖向位移、竖向应力、水平应力、剪应力和孔隙水压力沿深度方向的分布和时程变化,以确定表面排水条件对饱和状态沥青路面动力响应的影响。结果表明,与表面排水条件相比,表面不排水状况对位移场影响不大,而对应力场影响较大;后者在轮胎边缘外侧产生了较大的竖向拉应力,同时产生了更大的正孔隙水压力,使得路面结构处于更加不利的受力状态。     

考虑水平摩阻的Pasternak路基基层及路面变形分析

为了分析实际工程中路面结构在各类情况下的变形特性，采用Timoshenko梁模型模拟路面及基层特性，Pasternak地基模型模拟路基特性，考虑路面基层间的水平摩阻、路面和基层梁单元的形心轴向位移、基层材料与路基土的非线性应力-应变关系，根据弹性体的虚功原理列出虚功方程，离散后得到单元切向刚度矩阵，运用有限元方法进行组装并采用迭代法进行求解，得到路面结构在不同参数作用下的变形结果。分析基层厚度，模拟水平制动荷载、水平摩阻系数及其他参数对路面结构变形的影响。计算结果表明：如果不考虑基层作用和水平摩阻，采用线性Winkler地基模型计算所得结果与已有文献的计算结果非常接近，验证了该模型与计算方法的正确性；加厚基层厚度能抑制路面沉降及弯曲变形，路面与基层间的摩阻能减小路面沉降，两者都会增大形心轴向位移，水平摩阻的影响不能忽略；模拟水平制动荷载会引起路面微小的转动并从而引起路面结构的变形；增大地基极限承载力能减小路面沉降，一定程度上能抑制路面的弯曲及轴向变形，但效果不显著；增大基层中的剪切作用能有效减小路面沉降及弯曲变形，基层中最终剪应力的大小对路面形心轴向位移的影响尤为明显。     

重载交通沥青路面剪切屈服区分布规律研究

半刚性基层沥青路面的面层沥青混合料在重轴载车辆作用下,产生的剪应力超过其抗剪强度而容易产生过大的剪切塑性变形,使其产生横向剪切流动。考虑面层沥青混合料的粘弹性特性、不同轮载条件下非均布接地压力和路面面层及基层间的实际接触状态,选择4种典型沥青路面结构,用有限元分析方法进行力学响应分析,假定沥青混合料符合莫尔库仑屈服准则,编制基于COSMOS／M的二次开发程序找出重轴载条件下沥青面层剪切屈服区分布规律,解释重载交通沥青路面车辙产生机理。研究结果表明,沥青面层剪切屈服区随着车辆轴载增大而逐步扩展,不同路面结构沥青面层剪切屈服区扩展变化规律不尽相同,路面车辙发展速度和产生部位也不相同。     

移动荷载作用下公路隧道水泥路面结构力学分析

建立了公路隧道水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型,运用桥梁工程中影响线求法中移动布载方式模拟车辆荷载在路面上真实的运动情况。讨论了不同荷载速度、不同基层模量和基岩模量对轴载移动到板中时板顶最大竖向位移和板底最大拉应力的影响。通过比较动态荷载与静止荷载作用下板底拉应力值和板顶竖向位移值得出,对于公路隧道基岩强度比较大的情况,板底应力动载系数近似为0.5,路表弯沉动载系数近似为1.0。     

基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能研究综述

沥青路面纹理形貌是影响道路抗滑性能的重要因素,而路面纹理具有自相似分形特性,因此借助分形特性实现路面纹理量化,对研究路面纹理与抗滑性能之间的联系具有重要意义。从宏观和微观这2个层面总结了沥青混合料纹理和集料纹理的单重、多重分形特性相关研究;分析了分形理论在路面抗滑级配设计和抗滑集料筛选中的应用,总结了基于分形理论的多种抗滑级配设计模型,提出了基于分形理论的集料优选新思路;对比分析了分形理论与参数统计法、力学解析法及有限元模拟法在路面抗滑性能预测中的结合应用。研究结果表明：分形分析为路面纹理描述提供了新思路,但其分析方法仍未突破关键瓶颈,在模型精确性、标准化、系统性方面仍有一定限制;分形理论与抗滑级配设计和抗滑集料筛选的结合应用仍处于探索阶段,需进一步加强设计方法的合理性研究,验证其在实际工程中的适用性;横向对比各类基于纹理分形特性的抗滑预测模型性能,结果表明,有限元模拟预测模型在实际应用中能更准确地还原复杂条件下的胎-路接触状态,更具发展潜力。展望了基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能的未来研究方向,主要包括多尺度的纹理分形特征与抗滑性能的关联规律、实际工程分形参数判别标准,以及基于分形理论的智能抗滑预测体系构建。     

多轴移动荷载下沥青路面的动态响应特性

为分析多轴移动荷载下沥青路面的动态响应特性,通过现场调查建立了不同轴型作用下沥青路面的三维有限元模型,分别研究了单后轴、双后轴及三后轴轴载均匀分布、三后轴车轴载不均匀分布及三后轴车前轴悬空条件下对路面的影响。结果表明:多轴车轴距大于3 m时,各轴对路面的作用相互独立,轴数的增加对路面竖向位移产生叠加作用,对路表最大剪应力及压应力影响不明显;三后轴车中轴对路面竖向位移作用最大,较前轴及后轴分别增大23.7%和18.2%,中轴及后轴对路表剪应力有一定影响,而各轴对路表最大压应力基本没有影响。研究结果显示多轴车轴载不均匀分布对路面破坏会产生较大影响。     

机场水泥混凝土道面飞机荷载影响深度分析

荷载影响深度是研究机场道面沉降的重要参数。本文采用ABAQUS有限元软件为平台,针对4C、4D和4E等级机场分别提出了相应的＂道面结构-飞机荷载＂组合形式,并借鉴公路研究思路,通过对比基础内的荷载应力与自重应力,分别采用σZ/σB=0.1和σZ/σB=0.2两种判断标准,得到了不同土质、不同等级机场条件下的基础影响深度。研究表明,不同土质对基础影响深度的影响非常小;不同等级机场的基础影响深度相差可达100%。     

载重子午轮胎与路面相互作用的分析

根据全钢载重子午线轮胎12.00R20的实际结构,考虑轮胎的几何非线性、材料非线性、接触非线性以及大变形等力学特性,应用有限元的方法建立轮胎的三维模型,橡胶材料采用Yeoh模型,橡胶-帘线复合材料采用加强筋模型,并通过轮胎径向刚度的测试验证了模型的有效性.在数值模拟中分析了轮胎在一定充气压力时,在不同垂直载荷和牵引速度的作用下,与地面在接触区域的变形情况、应力分布、摩擦应力分布等滚动接触规律.结果表明,轮胎与地面接触应力分布存在明显的非均匀性,轮胎的接地面积和地面总反力随着滚动速度的升高而增大.