振动压实过程土体参数识别方法研究

为了分析土壤特性与振动压路机在振动压实过程中的动态相互作用关系,提高压实效果,对振动压实过程中土壤刚度、阻尼、土体随振质量及土的固有频率等参数进行动态识别.用相似理论与模型试验法在确定了模型与原型之间的几何相似比并满足载荷相似条件后,根据模型试验结果推导出了原型土体参数;用方程对等法把受简谐激振力作用的振动轮等效为集中质量振动系统,以此作为振动压实过程的力学模型,根据振动微分方程的等效条件进行识别;用幅频特性曲线拟合法以振动压路机-土壤系统动力学方程为基础,用计算机进行动态仿真.分析表明:土的刚度和阻尼,不仅与被压实时土的初始状态、环境温度和湿度等因素有关,而且随振动压实过程中压实度的变化而改变.     

垂直振动压路机滚轮-土壤动力学模型的台架试验

为研究垂直振动压路机滚轮压实过程中垂直振动加速度与土壤参数之间的关系,根据二自由度"压路机-土壤"动力学模型搭建小型垂直振动压实试验台,分析了滚轮的垂直振动加速度与试验台刚度、阻尼之间的变化规律。结果表明:随着试验台刚度增加、阻尼减小,垂直振动加速度不断增加,说明垂直振动加速度随土壤密实程度增加而增加;二者呈正相关关系,可用于在线检测压实度。     

振动压路机模型仿真探讨

振动压路机具有压实效果好、生产效率高等优点。利用计算机仿真软件,建立振动压路机数学模型,将基本的物理力学特性(位移、加速度、刚度、阻尼等)作为仿真变化参数,通过改变不同参数,对压路机压实性能进行评价,找到影响压实效果的控制因素。     

振动压实中的次谐波振动与混沌

建立了一种土壤非线性力学模型,可以反映土壤弹塑性变形和振动轮跳振等不同压实阶段特点。数值仿真表明,土壤弹塑性变形阶段,系统做周期运动,振动轮起跳后产生次谐波分量,减小阻尼会使谐波分量增加,在一定条件下出现分岔并引发混沌。对研究压实作业中如何产生混沌运动和避免振动轮跳振提供了理论依据。     

沥青路面振动压实过程动力学仿真分析

为了对沥青路面施工中振动压路机振动轮加速度变化规律进行研究,以"振动压实设备-沥青路面"二自由度动力学模型为基础,分别提出沥青路面振动压实过程接地振压工况和跳离地面跳振工况动力学方程,通过Matlab/Simulink软件对2种工况动力学方程进行仿真建模分析。仿真结果表明:接地振压工况下,当达到稳态振动时振动轮加速度随时间变化成正弦曲线变化;跳振工况下,振动轮加速度在跳离地面时振动加速度变化较小,当与地面接触时振动轮加速度出现突变。通过现场试验实测振动轮加速度随时间变化规律与仿真结果进行对比分析,结果表明:所建立的2种工况动力学模型仿真结果与现场实测结果具有较高的一致性,所建模型能够较好地表征沥青路面压实过程中振动压路机振动轮加速度随时间变化的规律。     

基于Drucker-Prager模型的振动压实有限元分析

为了进一步研究振动压路机压实特性及振动轮与土壤动态响应关系,运用ABAQUS建立了"振动轮-土壤"有限元模型,讨论了Mohr-Coulomb模型和线性Drucker-Prager模型间的关系及适用条件,分析了振动轮下土壤应力分布特性及土壤参数对振动轮动态响应的影响。结果表明:(1)Drucker-Prager模型较适合于对土体单元进行建模,但要满足内摩擦角≤22°的条件,当内摩擦角22°时应当用Mohr-Coulomb模型对土体建模分析;(2)土壤的竖向应力沿着振动轮轴向呈对称分布,在振动轮行进方向沿着前进方向偏移,并且随着深度的增加土壤的竖向应力急剧减小。在压路机合理的工况范围内,激振力和激振频率保持不变,振动轮加速度与压实遍数呈现正相关。     

振动压路机振幅对沥青路面压实度影响的研究

为了研究振动压路机振动轮在不同振幅情况下对沥青路面压实度的影响程度,采用数据拟合方法,建立并分析压路机振动轮振动加速度与沥青路面压实度的相关关系,得出了振动压路机在不同振幅作用下压实度的变化情况,结果表明,振动压路机在高幅作业下对沥青路面的压实效率高于低幅作业。     

基于有限元的路基振动压实动力学响应研究

基于ABAQUS软件，建立“振动轮-土体”三维有限元模型，采用扩展线性DruckerPrager模型和三维一致黏弹性人工边界方法，对轮下土体的应力、接触力等振动响应进行分析，研究振动压实过程中轮土的相互作用及由此产生的动力学响应。结果表明：沿振动轮横向，在振动轮边缘处土体竖向应力会发生严重衰减，据此可确定振动轮的碾压重叠宽度；沿压实路径纵向，竖向应力的中心点位于振动轮质心点前方，这是由于轮土接触面倾斜所导致的；根据节点接触应力的时程曲线可以计算总接地宽度，但总宽度之中大约只有1/3可以产生有效压缩变形。     

基于MATLAB/SIMULINK的振动压路机模型的仿真

为了研究振动压路机的工作特性,探索路基压实度的检测方法,采用置于振动压路机振动轴上的加速度传感器来间接测量路基压实度,利用MATLAB/SIMULINK对压路机进行仿真,并验证了方案的可行性。     

考虑塑性变形的振动压路机非线性动力学仿真

借助于土壤变形的一种塑性模式，提出了一种振动压路机压实过程的非线性动力学模型。在此基础上，借助计算机技术，探讨了振动压实中机架与振动轮的运动规律，并对激振力减少、土壤刚度变大和塑性变形增大等情况进行了仿真研究，发现了一些对压路机设计有参考价值的新现象     

路基振动压实动力学响应机理研究

为研究路基振动压实过程中振动轮动力学响应的产生机理，进而为连续压实监测技术中的谐波比类指标提供理论支撑，基于有限元方法，分别考虑了纯弹性和弹塑性2种土体本构模型，针对振动压实过程中的加速度信号进行了仿真分析，分别研究了几何非线性、接触非线性以及材料非线性对加速度信号畸变的影响，探讨了加速度信号频谱中谐波分量和次谐波分量的产生机理，并对其随弹性模量、黏聚力等土体参数的变化规律进行了分析。其中，弹性模型在发生跳振之前，可以分析几何非线性和由于接触面积变化引起的接触非线性的影响，在发生跳振之后，可以用来考虑由于脱空引起的接触非线性的影响，弹塑性模型可以反映材料非线性的影响。研究结果表明:几何非线性对加速度信号畸变的影响不大，材料非线性和接触面积变化引起的接触非线性是加速度信号谐波分量的产生原因，而跳振引起的接触非线性是次谐波分量的产生原因。此外，随着压实过程的进行，土体模量和屈服极限同时提高，接触面积变化引起的接触非线性增强，但材料非线性的影响减弱，由于压实的中后期土体弹性因素占据了主导地位，塑性变形量很小，同时由于局部脱空的影响，导致实际工程中，随着压实过程的进行，二次谐波分量呈增大趋势。最后，跳振不仅会引起次谐波分量，还会导致谐波分量量值的减小，同时跳振发生前后加速度波形并不是连续变化，而是发生了突变。     

振动压实系统的动力学特性分析

本文在分析振动压实时土体的不对称滞回特性和振动压实过程中振动与波在土体中传播及其压实效应的基础上,给出了土体的不对称滞回力模型,建立了振动压实系统的动力学模型和非线性运动方程并求其解。研究发现用考虑了不对称滞回特性的振动压实系统来描述土体运动规律,与实际振动压实工况相吻合,为进一步研究提供了理论依据。     

氯盐型弱盐渍土压实特性试验研究

为解决细粒弱盐渍土路堤压实的技术难题,通过试验,研究细粒弱盐渍土的压实特性,确定其最优的振动压实参数,并与相关规范提出的标准试验方法压实效果进行了对比。结果表明,振动压实可以使土体得到充分的压实,压实效果更好。建议:对于细粒弱盐渍土应采用振动压实方法确定其标准密度和最佳含水率。     

干湿和冻融共同作用下压实黏性土回弹模量试验研究

以山东济南和黑龙江大庆的两种低塑性黏性土为研究对象,在不同围压、动偏应力、含水率和冻融循环次数条件下,开展两种压实黏性土动三轴试验确定其回弹模量M_R,研究季节性冻土区域干湿、冻融共同作用对天然路基土M_R的影响规律。试验结果表明：试样冻融循环次数越多、含水率高,围压对M_R的贡献越大。动偏应力有两种刚度效应,即动偏应力下因土体逐渐压实产生的刚度增强效应和动偏应力反复剪切造成的土体结构破坏而产生的刚度衰减效应。高塑性土体M_R对含水率变化较为敏感,但敏感性随冻融循环作用显著降低。两种土的M_R在前3次冻融循环中衰减明显,随着冻融循环次数的继续增加,M_R基本保持不变。     

基于小波分析的振动压路机加速度信号处理

压实过程中振动压路机振动轮加速度信号会存在各种噪声干扰,因此需对振动轮加速度信号进行处理以保证其准确性。针对传统傅里叶变化处理信号会丢失较多原始信号的信息的缺点,引入小波分析中的小波阈值法对振动轮加速度信号进行处理,并确定heursure阈值法为最优的振动轮加速度信号处理方法。进一步通过提取处理后加速度信号的幅值与连续压实指标进行相关性校验,验证了小波分析在振动轮加速度处理方面的优势。     

黄土振动压实的压应力信号分析

为了揭示黄土振动压实机理,优化黄土压实作业参数,对黄土在振动压实过程中的压应力及压实能量进行研究。根据压应力时域信号,分析黄土各层的压应力分布情况;对压应力频谱信号进行分析,研究压实能量在黄土各层的分布与吸收状况及其在土层内的传递规律。分析结果表明:黄土内各层的压应力随碾压遍数的增加逐渐增大,随土体深度增加而减弱;上层土体压应力增加最快,在碾压到第9遍时达到最大,而中、下层土体在第11遍时压应力达到最大;试验用黄土的固有频率为30 Hz左右,在此频率下振动压实效果最好;土体各层吸收的振动能量随土体密实度增加而减小,上层比中下层可获得更高的能量,并先达到其密实状态。分析结果与试验压实度结果一致。     

压实轮振荡频率的监视装置

一般的工程机械,对转速和速度的要求不高,因而安装显示装置的不多。但是对于压实机械,由于土壤一机器系统的复杂性和多变性,压实轮的振动频率或振荡频率,压实轮的行驶速度,对压实效果的影响很大,对不同的系统存在着不同的最佳振动频率或振荡频率,因而对于现代的压实机械,要求压实轮的频率能够连续监视和调节。一、方案选择速度传感器和转速表已有很多成熟的方案,按工作原理一般分为三大类,模拟方式,同步方式和脉冲数字方式。模拟方式是测量由     

仿冲击振动压实机动力学模型的建立及压实试验

为了解决道路施工中振动压实机影响深度有限、冲击压实机压实不均匀的问题,提出了一种新的仿冲击振动压实机械,建立了该机械与土壤相互作用的动力学模型,推导了机器跳起频率的表达式,分析了机器跳振时,行走距离与振动系数及抛离系数的关系。进而用试验的方法证明了仿冲击振动压实机跳振工况的存在,给出了判断机器跳振的新方法;并对仿冲击振动压实机在跳振与非跳振工况下的压实效果进行对比试验。试验结果表明:仿冲击振动压实与振动压实相比,压实性能有较大提高,更利于深层土壤的压实。     

路堤压实的影响因素和压实度要求

探讨了影响土体压实的因素 ,包括压实能量、含水量、土的颗粒组成以及现场施工条件与方法。这些因素均不同程度地影响着土体的压实质量 ,并影响到土体压实后的性能。结合前人击实试验的成果和高速公路填方路堤强夯质检的数据 ,分析在提高压实度要求时所导致的压实能量大幅度增加问题 ,比较各国标准对压实度的要求 ,从而得出结论 :在压实作业中应根据压实土体的应用要求 ,确定合适的压实含水量 ,提出合理的压实度设计指标 ,以达到合理和经济的目的     

双频合成振动压实对多种材料的适应性研究

为了强化压实过程,提出了多频合成振动压实的方法。利用双频合成振动压实机,进行了多种被压实材料的压实适应性试验研究,结果表明:对于同一种材料和相同的压实遍数,与单一频率的振动压实方法相比,双频合成振动压实的压实效果较好;对粉土、黄土和级配土,双频合成振动压实具有良好的适应性。