车辆－路面相互作用产生的动力荷载

车辆－路面相互作用产生的动力荷载孙璐邓学钧（东南大学交通学院，南京２１００１８）随着公路交通的发展，当前出现了车辆速度加快、承载增大的状况．由于路面不平整使得高速行车情况下车辆的振动加剧，车辆对路面的作用力不再是常量，成为动力随机荷载．为了更加科学...     

车辆—路面相互作用系统的研究现状和展望

摘要车辆与路面相互作用系统的研究是一门新近发展起来的领域，主要涉及车辆、道路以及它们之间相互作用的动力学等三方面问题的研究。在查阅大量文献资料和深入研究的基础上，综述了该领域目前的研究现状、研究手段及方法，同时结合中国的实际情况，指出了该领域的发展所需解决的课题，如路面计算模型、载荷模型、计算方法等。所作的陈述对今后车辆—路面相互作用问题的研究具有一定的指导意义。     

车辆荷载对公路路基的动力作用研究

分析了路面工况对车路动态响应的影响,研究了不同车速对路面动态响应的影响,讨论了不同质量的车辆对路面的动载作用情况.结果表明:在竖向上随着深度的增加动应力呈衰减趋势;车—路耦合产生的动载作用受路面工况的影响较大,路面等级越低(路况越差),车辆对路面的动载荷越大;车速增加,车辆对路面的动载荷也随着增大;在相同条件下,重型车辆较轻型车辆对路面的动载荷要大很多,即重车对路面的破坏作用更为严重.     

基于元胞自动机的路面车流荷载

引入微观交通流模型中的元胞自动机模型来模拟路面上的车流荷载,用元胞的演变规则分析车流行驶过程中各个车辆的速度以及它们之间车距的变化;车辆振动模型采用1/4车身结构的2自由度模型,并根据国家标准GB7031-86规定生成路面轮廓的时域信号.分析了某盾构隧道在车流荷载作用下的动力响应,为研究车流荷载作用下隧道结构动力响应提供了数值参考.     

车辆荷载概率分布及其产生的荷载效应研究

根据京珠高速车辆荷载现状的统计数据,构建了2个正态分布和1个极值Ⅰ型分布加权和的三峰概率分布模型,通过和常用概率模型比较分析后,证明此概率分布模型能够有效地反映车辆荷载实测数据概率统计特征.此外,文章研究了六轴重车各轴占总重的比例,采用最小二乘法回归分析了各轴重的参数,并在此基础上,计算了30 m跨径简支梁的荷载效应,为我国公路桥梁车辆荷载标准的研究修订以及车辆荷载分析提供参考.     

车辆移动荷载作用下的基坑边坡动力响应

车辆移动荷载会影响基坑边坡的沉降变形,严重者将导致基坑坍塌。通过数值模拟分析了车速在20km/h、15km/h和10km/h三种工况下的基坑竖向位移特征,并与柔性基础地基沉降位移计算方法和现场测试数据进行对比。结果表明：基坑的动力响应完全依赖于车辆的移动荷载变化,与共振无关。车速越慢,竖向位移变化越明显。位移变化最大的位置在基坑顶部,且随着深度的增加,位移响应逐渐减小,在地表12.5m以下,移动荷载对沉降位移已无明显影响。数值模拟中的瞬时最大位移与柔性基础地基沉降位移计算方法得到的结果相近,验证了数值模型的可靠性。与测点实测位移对比可知,基坑顶部出现了一定塑性变形,由于模拟时间的界限,计算的最大塑性位移为6mm,小于实测值,符合力学预期。上述研究成果可为设计前期移动荷载对基坑的扰动估算提供一定的参考。     

车辆动荷载对路面结构的影响

本文用动荷系数来评价车辆作用于路面的动荷载,把车辆静载与动荷系数的乘积视为车辆动载,以此分析车辆动荷载对路面结构的影响。     

高速车辆与简支桥梁的动力相互作用研究

介绍了高速列车与桥梁系统的动力响应研究的意义,建立了不计质量的移动力、移动集中质量、传统小车和直线电机小车的分析模型,并推导了与之相应的车桥动力平衡方程及其解的表达式。利用编制的小车过桥FORTRAN程序,对不同工况下高速行驶的小车与简支桥梁的动力响应进行了研究和比较,得出了高速列车与桥梁系统的一些动力响应特性。     

动荷载作用下刚性路面动力响应特殊函数分析方法

本文将车辆轮胎的接地形状简化为矩形，将刚性路面视作弹性地基上的板，将行车荷载视为瞬间冲击作用，使用特殊函数描述。刚性路面受到冲击荷载作用产生的应力以空间波动的形式传播，建立三维波动方程，将振动波在刚性路面中传播过程简化为波动方程的初值问题。根据边界条件和初始条件，采用数学和力学方法对冲击荷载作用下刚性路面的动力响应进行了分析，得到刚性路面任意一点的运动规律。考虑材料的力学性质，可以得出路面中各点的位移的应力，同时可以得出任何一点达到最大应力时所需的时间，以及应力在刚性路面的消散过程。从而得到行车速度对刚性路面各点应力的影响。结果表明使用特殊函数法分析行车荷载作用下刚性路面的应力是合理的，车速越高对下层路面影响越小，结果比较符合实际，计算简单，便于应用。     

移动荷载作用下柔性路面的动力响应

将车辆荷载的接地形状简化为矩形，将柔性路面视作多层粘弹性半空间体，并考虑路基材料对应变幅的依赖性，采用修正的平面应变模型，用传递矩阵配拉氏变换和傅立叶变换法，对移动的平稳荷载作用下柔性路面的动力响应进行了分析，得到了柔性路面任意深度处的应力和位移，并将理论计算结果用模型试验进行了验证。结果表明，移动荷载作用下柔性路面的动力响应分析方法结果正确，计算简单，便于应用。     

预应力路面的荷载应力有限元计算

阐述了预应力路面荷地 力的有限元计算方法,它包括了有限元的模式,一系列力学模模型,新的处理方法,对计算程序的验证。本研究成果可用于预应力路面结构的设计和分析。     

行车动荷载作用下路面平整度的预估

以正弦曲线模拟路面表面,建立了车辆振动模型,给出了车辆在不平整沥青路面上行驶时产生动荷载的计算方法及在动荷载作用下路面平整度的预估方法,并结合某高速公路路面平整度进行了检测。结果表明,给出的计算和预估方法可靠,为分析路面平整度的发展变化规律提供了一定的理论基础,为评价沥青路面的使用性能及路面的维修养护提供了技术支持。     

施工动荷载作用下道路路面动力特性分析

本文阐述了在施工过程中，道路路面在施工荷载作用下表现出的一些动力特性，如路面结构的动态波动性，惯性效应以及路面材料的应力依赖性、非线性和粘弹性规律。     

广州市高架桥疲劳荷载车辆模型研究

通过对广州市内环线恒福路段交通情况的实地调查,依据等效疲劳损伤原理,将实测的车辆荷载频值谱简化为由疲劳荷载模型车辆组成的实用频值谱,得到了由日常运营车辆组成的荷载频值谱．根据车辆组成的荷载频值谱,建立了广州市高架桥疲劳荷载车辆模型．所建立的疲劳荷载车辆模型,可供广州市其他高架桥梁疲劳损伤验算或疲劳设计时参考．     

车辆荷载作用下埋地管道动力响应分析

铺设在农田、荒地的埋地管道容易受地面车辆荷载的影响,管道在其作用下一旦达到强度极限就会产生安全问题。本文建立车-管-土耦合模型,分析车辆荷载作用下埋地管道的动力响应,得到不同时刻埋地管道的应力分布规律。再建立管道减荷有限元模型,分析不同轮压下承压板宽度对管道减荷的效果,得到管道中部等效应力与承压板宽度的对应关系。结果表明：埋地管道任一点处的力学响应与车辆荷载作用点的距离成负相关,承压板宽度与其对埋地管道的减荷效果成正相关,不同宽度的承压板存在承载力极限。该研究结果为车辆荷载作用下埋地管道的减荷提供了参考依据。     

随机实测车辆荷载下大跨径斜拉桥钢箱梁的动力响应特征

依据南京长江第三大桥的实测交通流统计数据,结合等效疲劳损伤原理建立随机状态下的车辆荷载谱,基于有限元数值仿真程序进行全桥动力响应分析。通过计算大桥在实测车流作用下主梁不同位置位移和内力的动力响应时程曲线,分析车辆运营时程内主梁截面内力变化及动力放大系数。结果表明：随机车流作用下大桥主梁塔根处弯矩及轴力绝对值最大,跨中处弯矩及轴力变化幅值最大,而在1/4跨位移动力响应最大。跨中、1/4跨和塔根附近截面在时程内的最大应力幅值处,动力放大系数在1.00~1.03之间,动力放大系数比单考虑弯矩或轴力时稳定,且动应力放大系数与国内现行规范的动力放大系数较为吻合。     

空腹式刚架拱桥的车辆荷载静动力试验

通过车辆荷载的静动载试验,对福州市尤溪洲闽江大桥———空腹式刚架拱新型桥在车辆荷载作用下上部结构的静动力性能进行测试,获得了空腹式刚架拱的实际结构特性.为该新型刚架拱桥的研究及通车正常运营提供了参考和依据.     

变速移动车辆荷载作用下车桥耦合系统动力特性分析

通过建立四分之一车辆模型,对荷载以不同的初速度上桥做加速、匀速以及减速运行时的动力特性以及桥梁跨中挠度动力放大系数进行研究,并利用Matlab的强大的数值计算和绘图功能,结合Runge-Kutta法微分方程数值求解原理,得出了大量的图形化数值结果,图例分析结果表明：变速移动车辆荷载对桥梁动态响应的影响是一个有一定规律的复杂的过程。     

格栅加筋路面结构荷载应力分析

道德根据复合材料结构分析原理，建立了合理的格栅加筋有裂缝路面结构的力学分析模型，其次，采用有限元主车流间隔为二阶编制了具有良好计算机精度的结构分析程序。     

混凝土路面荷载应力研究

选取一个全部满足自由边界条件和自由角点条件的挠度函数，运用能量方法，得到了刚性路面在车轮荷载作用下挠度的近似解。