临界滑水速度的计算研究

利用动量定理,分别计算楔角较小(楔角小于0.4°)和楔角较大两种情况下滑水速度值.以小轿车、中型汽军和载重车为例分析车轮内压、水膜厚度与滑水速度的关系.结果表明:不论楔角较小或者较大,滑水速度与车轮内压成正比;楔角较大且车轮内压一定时,滑水速度与水膜厚度成反比.通过NASA滑水速度方程,对理论计算的滑水速度值进行验证,...     

轿车轮胎动力滑水分析

基于弹性流体动力润滑理论, 将轮胎、路表水膜和路面作为一个弹性流体动力润滑系统, 研究了轮胎的动力滑水问题。在轮胎上建立坐标系, 则轮胎是静止的而水膜是运动的, 推导了控制动力滑水的Reynolds方程、水膜厚度方程和变形方程, 采用复合直接迭代求解方法, 并编制了计算程序, 分析了轿车轮胎在沥青路面上行驶的动力滑水。分析结果表明: 随着行驶速度的增大, 能够引起动力滑水的路表水膜厚度不断减小, 当行驶速度为120km.h^-1时, 路表水膜厚度为2mm就会发生动力滑水。     

高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明：小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h^-1组合工况下,为115.5 km·h^-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h^-1组合工况下,为99.3 km·h^-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着超高渐变率增大,滑水速度逐渐增大,当超高渐变率从1/330增加到1/200时,滑水速度上升了2.25%;增加纵坡坡度会降低滑水速度,但当降雨强度增加到一定程度,纵坡坡度、超高渐变率对滑水速度的影响趋于平缓;当降雨强度为20~80 mm·h^-1时,双向四车道高速公路限速建议值为95.0~115.0 km·h^-1,但不应大于其设计速度。     

移动荷载作用下路面响应分析

用ANSYS有限元软件建立了三维有限元模型,通过ANSYS中trantsient的full瞬态动力学来分析车速80 km/h,轮压为0.7 MPa情况下路面的动响应。结论表明路表面应力在移动荷载经过瞬间达到峰值,各层应力峰值出现时间随深度增加而依次滞后;在移动荷载作用下,路表面的剪应力很小,近似为0,单元两主应力方向始终与坐标轴平行,当到基层顶部时两主应力都减少而剪应力增大,单元主应力方向随荷载的移动而发生旋转。     

基于Fluent软件的雨天潮湿路面滑水现象研究

通过建立纵横向花纹轮胎有限元模型,利用Fluent软件模拟得到不同行驶条件下车轮所受到动水压强大小以及轮胎不同部位水流速度的分布规律.结果表明动水压强产生的高压区域在轮胎的前端,而且当轮胎发生完全滑水时花纹起不到原有排水效果.根据实验结果提出雨天行驶条件下临界滑水车速以及车辆安全行驶的建议.     

湿滑道面飞机轮胎临界滑水速度数值仿真

采用ABAQUS建立了基于CEL算法的飞机轮胎与积水道面流固耦合分析模型, 推导了轮胎接触面动水压强与道面竖向支撑力表达式, 对比了飞机起飞与着陆过程中的滑行状态, 提出了临界滑水速度的上下限解概念, 校核了轮胎模型静态变形与动态滑水特征, 研究了胎压、胎纹与水膜厚度的影响规律, 分析了轮胎接地面积与动水压强分布。仿真结果表明: 在76.6kN轴载作用下, 轮胎模型接地面积为0.076m2, 轮胎中心竖向变形约为3.27cm, 轮胎临界滑水速度为128.5~222.4km·h^-1, 与NASA轮胎滑水试验数据一致, 验证了仿真模型的合理性和适用性; 在胎压为1 140kPa时, 减速冲击条件下飞机轮胎临界滑水速度为163km·h^-1, 小于加速冲击时的上限226km·h^-1, 轮胎接地面积明显减小, 道面支撑力低于机轮轴载的10%;在450~1 109kPa胎压范围内, 减速冲击时临界滑水速度下限较NASA经验公式计算结果更为保守, 两者相差30⁷0km·h^-1; 轮胎纵向沟槽排水可降低轮胎前缘动水压强峰值, 增大轮胎接地面积, 减速冲击时带纹轮胎临界滑水速度较光滑轮胎提高了26.9%~28.8%, 增幅约为加速冲击时的2倍; 当道面水膜厚度由3mm增加至13mm时, 胎压为1 140kPa的飞机轮胎临界滑水速度上下限分别降低了85km·h^-1和43km·h^-1; 在低胎压、厚水膜与减速冲击条件下, 临界滑水速度下限仅为127km·h^-1, 低于常见飞机进近接地速度205~250km·h^-1, 因此, 滑水事故风险增加。     

高等级公路路面水损坏处理措施

高等级沥青路面水稳性不足影响路面的整体稳定性和强度,从而降低路面的耐久性。从沥青混合料配合比、组成材料要求和施工控制等方面,分析高等级路面水损坏处理措施。     

路面结构参数对拓宽道路附加应力的影响

应用有限元程序,将路堤顶面的差异沉降作为位移约束条件直接施加到路面结构底部,建立了差异沉降下路面结构应力的计算模型.分析了路面结构参数变化对拓宽道路的影响,并采用正交设计法进行了结构层参数变化的敏感性分析.结果表明,路面各层附加应力随着不同结构层厚度和模量的增大而有相应地增大或减小,对基层底附加拉应力而言,基层厚度和模量的变化对其影响最大.对不同的路面结构层底附加应力,各因素影响显著性程度不一样.     

浅析超载对路面结构的影响

在对广东省某五条高速公路(S01、S02、S03、S04、S05)进行交通量和交通轴载调查的基础上,分别计算了水泥混凝土路面和沥青路面应力应变,并对路面结构进行了验算,分析了超载对路面结构的影响,发现超载对水泥混凝土路面的疲劳破坏作用远大于沥青路面。     

路面铺设对挖方路基回弹模量的影响

针对路面铺设对挖方路段路基回弹模量的影响,基于试验路段实测温度及含水率数据,建立了土体温度与含水率的数学关系,修正了路基温度场模型参数,进而预测出铺设路面后路基的温度变化规律及其不同深度范围土体含水率变化规律.基于室内试验所得的土体含水率与回弹模量的关系,结合温度场计算结果,得出铺设路面后路基回弹模量的变化规律,并相应地提出了路基回弹模量的修正系数.     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生, 采用有限元方法, 视路面结构为弹性层状体系, 建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型, 分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明, 对破裂后的旧水泥混凝土路面板块, 沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低, 较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力; 而降低沥青加铺层模量, 增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况, 并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。     

大跨钢桥桥面铺装有限元分析合理简化模型

为了提高大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型的计算精度, 运用有限元正交数值模拟试验对模型参数进行了敏感性分析, 利用子模型技术和综合评价方法对模型几何尺寸与边界约束条件进行了优化。发现大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型合理的几何尺寸与边界条件为: 纵向为3跨, 横向有8个U肋, 横隔板高度为1.2m, 纵边自由, 横边简支, 横隔板底固结。对比分析结果表明: 该简化模型具有较高的计算精度, 横向拉应变误差仅为0.7%, 纵向拉应变误差为3.7%。     

长寿命路面结构设计

为了提高路面实际使用寿命, 分析了长寿命路面定义与设计要求, 提出了以PCC(水泥混凝土路面)+AC(沥青混凝土路面)路面为主体的长寿命路面结构, 运用有限元分析软件及路面弹性层状体系理论, 分析了PCC板块3.0 m×4.0 m划分方式的优越性, 计算了长寿命路面结构的荷载应力和温度应力。计算结果表明: 采用3.0 m×4.0 m的板块划分方式, 混凝土板底温度翘曲应力减少20%左右, 综合应力降低10%左右; 提出的路面结构的理论寿命达到了46 a, 符合长寿命路面的结构设计要求。     

机场水泥道面切缝倒角应力分析

为比较机场刚性道面切缝槽口不同倒角形状对减小应力集中的效果,评估倒角工艺对道面功能性能的影响,运用ANSYS分析软件建立道面板切缝位置有限元模型,在道面接缝节点间分别设梁单元和弹簧单元模拟接缝传荷作用,以Boeing777作为荷载机型,对6种不同倒角形式切缝边缘位置的荷载应力和温度应力进行对比分析,并通过现场试验对道面的平整度和摩擦系数进行测试。分析结果表明:各种切缝形式均能明显改善切缝位置的应力状况,距离切缝愈近位置,改善程度愈明显,不同切缝形式对减小应力集中的程度相差较大,其中半径为6mm的圆弧倒角效果最佳;各种切缝构造对道面平整度和摩擦系数的影响较小,均满足技术要求。     

移动荷载下沥青路面内应力脉冲的持续时间

利用粘弹性三维有限元模型与随时间和空间变化的荷载模式模拟移动荷载, 分析了不同温度与不同行车速度下沥青路面内不同深度处的应力脉冲时间, 与Odemark方法计算结果进行了比较, 并根据2种方法得到的应力脉冲时间预测了沥青混合料的动态模量。研究结果表明: 应力脉冲时间和深度之间存在明显的非线性关系, 在靠近路表处, 温度和速度对应力脉冲时间的影响较小, 而在较深处, 则影响显著, 且预测的动态模量最大相对误差为16.1%, 利用粘弹性有限元方法避免了Odemark法中由相关的经验公式及假设所产生的误差, 能更好地反映实际情况。     

连续配筋混凝土路面早期裂缝

为了准确计算连续配筋混凝土路面早期裂缝的分布和发展规律, 基于钢筋混凝土间粘结滑移的非线性本构关系, 采用接触理论, 建立了连续配筋混凝土路面在温度变化和混凝土干缩情况下的有限元刚度方程, 得出了计算早期裂缝宽度和裂缝间距的有限元解。研究了混凝土抗拉强度、弹性模量的变化、施工季节、配筋率和钢筋直径等因素对连续配筋混凝土路面早期裂缝的影响。计算结果表明: 混凝土抗拉强度与弹性模量随龄期的变化对连续配筋混凝土路面的早期裂缝在浇筑完成后28d内影响显著, 随着龄期的增加逐渐趋于稳定, 配筋率和配筋方式对早期裂缝的影响较大, 为控制早期裂缝的发展, 采用小直径多根数的配筋方式较为合理, 且最好在秋季施工。     

高水位地区路堤分级施工方法研究

高水位地区路堤在填筑施工时,容易产生超孔隙水压力,影响路堤的安全。基于有限元方法对同一路堤,在相同施工期下对采用三种分级填筑方法进行研究,结果表明：两级填筑产生的竖向变形最小,但两级填筑和四级填筑产生的超孔隙水压力较大,且安全系数较低。综合分析比较,建议采用三级填筑方法。