沥青路面力学响应影响因素敏感性分析

以修正的Burgers模型作为沥青混合料本构模型,通过有限元软件分析了荷载大小、加载方式以及面层材料对路表竖向位移、底基层底面水平应力、面层内剪应力以及路表轮迹处竖向应力的影响.结果表明:荷载大小为影响沥青路面应力场和变形场的最主要因素,胎压1.0MPa较0.7MPa的作用效果增大40%,随着荷载的继续增大作用效果将继续增大;沥青路面的主要承重部分为基层以下的结构体,面层材料的类型和力学参数对沥青混凝土路面力学响应影响相对较小.该研究可以为沥青路面的优化设计与力学分析提供一定的理论指导.     

广西重载交通下沥青路面结构

根据广西公路网的具体情况,参考现行规范的要求,结合重载条件下沥青路面结构应力分析,对重载交通的特点以及路面材料参数的取值进行了探讨.建议重载作用下土基回弹模量通过野外承载板法测得的回弹变形0.6mm内的变形线性拟合获得;考虑到重载条件下半刚性材料的p-l曲线表现出明显非线性,建议将半刚性材料的应力应变工作区间延伸到极限荷载的75%～80%.并在工程实践的基础上推荐了几种路面结构组合.     

重载作用下沥青路面结构验算方法

针对目前中国日趋严重的超载现象,为方便公路养护管理部门定期对路面结构状况进行调查评定,及时对相应路段公路进行维修养护,以现行沥青路面设计规范为基础,经过大量的数据分析对比,利用线性回归方法,获得了车辆重载运输轴载作用下的沥青路面标准轴载换算公式;同时根据沥青路面结构特点,对考虑重载作用的路面结构的验算内容和原则进行讨论和分析,最终确定以考虑超载作用的路面弯沉值、容许拉应力值、路面使用寿命及所需结构层厚度,作为沥青路面结构承载力验算的验算系统。研究结果表明:得出的沥青路面标准轴载换算公式以及沥青路面结构验算系统,对国道G108陕西渭南故市镇路段路面结构状况的调查评定是合理的,评定结果可为公路养护部门提供科学的决策依据。     

竖向动态荷载作用下沥青路面力学响应分析

在动荷载作用下,沥青路面结构的应力、弯沉值变化规律同静载作用时不同。应用有限元程序NASTRAL对沥青路面在竖向动态载荷作用下的路面结构响应进行了数值模拟,分析了二维平面应变模型动态响应规律。指出在竖向动态荷载作用下,随着车速的增加,路面的最大弯沉将减少,其值视动载作用时间不同而为静载作用时的几分之一到十几分之一。当载荷消失后,路面内各计算点的应力值迅速减小,尤其竖向应力减小幅度更大。路面最大弯沉值与路面内各计算点的应力最大值出现时间不同,应力在载荷消失后立即达到最大值或延迟时间非常短,而弯沉最大值延迟时间相对较长。     

重载和水平力作用对沥青路面使用性能的影响

利用ABAQUS有限元分析软件,采用弹性本构模型表征沥青混合料材料的材料性质,结合现行的沥青路面设计规范,分析了重荷载和水平力对沥青路面使用性能的影响.结果表明,水平力对弯沉的影响较小,可以忽略不计;在重载和行车方向水平力的作用下,上面层底的拉应变明显增大,在重荷载和离心力方向上水平力的作用下,中面层底的拉应变明显增大,且无论哪种水平力的作用,拉应变在水平力背向一侧的车轮荷载边缘取得最大值;在重荷载和水平力的共同作用下上面层产生拥包、推移和车辙的原因由两部分组成,其一为竖向力作用下中面层产生的剪应力向上传递,其二为水平力作用使得上面层产生的剪应力影响.     

单周期荷载作用下纤维沥青路面的动态响应

为了研究动荷载作用下纤维沥青路面的响应,基于弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同的荷载作用时间、路面体阻尼比、土基模量和加载方式对不同纤维沥青路面结构的路表最大弯沉的影响规律.对于不同纤维沥青路面结构:不同荷载作用时间下,路面的动静态弯沉差值基本接近;随着路面体阻尼比的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率和到达最大动弯沉对应的时间基本接近;随着土基模量的逐渐增加,路面的动态弯沉逐渐减小,但减小率基本接近;半矩形波荷载比半正弦荷载作用下的路面动态弯沉大,而弯沉差值基本接近.分析表明,在单周期动荷载作用下,纤维的加入提高了路面的整体抗变形能力,但对路面的动态弯沉影响规律基本相同.     

宽幅高速公路沥青路面车道 结构响应差异化数值分析

为了研究宽幅高速公路渠化交通荷载对沥青路面车道结构响应的差异性,结合某改建高速公路的交通量,分别对行驶客车的轻载车道和行驶货车的重载车道的交通荷载进行累计轴次换算.通过沥青路面结构分析软件和数值模拟方法,对不同工况下的沥青路面车道结构响应进行计算和分析.结果表明:实际工况的轻载车道沥青路面的非弹性变形为重载车道的68.0%,但轻载车道与重载车道无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命近似相同;实际工况的轻载车道沥青路面的非弹性变形为设计工况的82.5%,实际工况的重载车道沥青路面的非弹性变形为设计工况的121.3%.     

湿度影响下的重载交通沥青路面动力响应

考虑地下水和雨水入渗的影响,运用ABAQUS软件建立重载交通沥青路面动力分析模型,分析地下水上升和降雨入渗引发路基湿度变化后的路基动态回弹模量分布规律,以及三轴双轮移动重载作用下沥青路面的动力响应.分析结果表明,地下水距路基顶面越近,对路基模量的分布影响也越显著,降雨入渗与动载共同作用处的路基模量折减更明显;地下水位距路基顶面高度从6 m减至2 m时,面层层底拉应变由70×10~(-6)增至173×10~(-6);降雨强度增大对外侧车道处的面层层底拉应变影响巨大,对中间车道的影响较小;降雨天数增加,两侧车道的面层层底拉应变反而减小,而中间车道的趋势相反,拉应变随着降雨天数增加而增大.     

FWD荷载作用下碾压混凝土基层沥青路面的动态响应试验

为研究碾压混凝土基层沥青路面在落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)荷载作用下的动态响应,铺筑了试验路,通过在试验路内部布设应变传感器,获取了不同工况条件下试验路路面结构层内的应变响应,分析了碾压混凝土基层沥青路面的动态特性及荷载、温度等因素对路面动态响应的影响,构建了碾压混凝土基层沥青路面结构沥青面层底最大水平拉应变预估模型.结果表明:FWD荷载作用下,在距离荷载板中心30 cm范围内路表弯沉变化较大,距离荷载板中心30 cm范围以外,路表弯沉随位置变化的幅度较小,且温度越高,这种趋势越明显;在加载中心点的正下方,路面结构层内部表现为拉应变,且荷载越大,应变越大;相同荷载作用下,碾压混凝土基层沥青路面的底基层、基层与面层底的应变均小于传统半刚性基层沥青路面,随着荷载水平增加及温度升高,路面结构层内部的应变逐渐增大;路面结构层底的应变随荷载增加呈线性增加,随温度升高呈指数增加,路面温度升高50%,50 kN荷载作用下沥青面层底的应变水平与100 kN荷载相当.     

施工重载对沥青路面结构的影响

目前随着公路及交通运输的迅速发展,重载对沥青路面结构的破坏也日益突出,然而施工重载对沥青路面结构的早期破坏也不容忽视。本文结合理论和实际,简要介绍施工重载对沥青路面结构的影响,以及采取相应的对策减少或消除此影响。     

沥青路面在半正弦荷载下的力学响应

研究轮胎/路面的接触印迹特征及随机荷载作用特点,采用ABAQUS软件构建路面结构三维有限元模型,对半正弦荷载作用下的沥青路面力学响应进行分析。结果表明,半正弦荷载作用下沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中,应力应变值随路面深度的增加而逐渐减小;沥青路面的竖向、横向及纵向应力最大值均出现在上面层,且竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向、横向应变最大值出现在上面层,纵向应变最大值出现在上-中面层,且路面结构内部出现反复的纵向拉-压变形,这很可能是沥青路面轮迹带附近材料产生疲劳损坏的根本原因。另外,荷载作用时间和路面温度对沥青路面应变的影响要大于其对应力的影响,路面温度的升高导致应变增大且延迟了残余应变的恢复时间。     

30t轴重18号道岔准静态及动态响应分析

建立了30 t轴重75 kg/m钢轨18号重载道岔静力、动力分析模型,对辙叉不同工况下的受力变形进行了准静态分析,对辙叉区钢轨强度进行了检算;对列车通过道岔的行为进行了动态模拟,分析了不同速度下车辆、道岔动态响应.结果表明:辙叉区钢轨具有一定的强度储备,心轨顶宽20 mm处等效应力较大,建议对尖轨尖端适当加强;列车通过道岔时各指标均随速度增加而增加,列车可以直向速度110 km/h、侧向速度90 km/h安全通过道岔.     

关于悬臂梁受重锤冲击时的动载荷系数分析

研究了悬臂梁受重锤的冲击问题,建立了重锤的运动方程及悬臂梁的振动控制方程,并利用Galerkin原理求得重锤对悬臂梁的冲击力表达式.研究结果表明:重锤质量大于悬臂梁质量时,冲击力的近似解以及有限元解与实验结果之间的误差较大;重锤质量小于悬臂梁质量时,冲击力的近似解与有限元解与实验结果之间的误差小于5%.     

船舶撞击靠船墩结构的瞬态动力分析

为了解靠船墩结构在船舶撞击作用下的动力响应,以江苏某船闸靠船墩结构为例,采用大型有限元分析软件ABAQUS中的Explicit模块,建立了船舶、靠船墩及地基土的三维有限元模型,对船舶撞击靠船墩过程进行瞬态动力分析,得到了高、低水位两种不同工况下撞击力的时程曲线和靠船墩的应力位移等结果。研究结果表明,在两种水位工况条件下,船舶撞击靠船墩时最大压应力均位于船舶与靠船墩接触面上,在靠船墩底板及墩身背水面均产生拉应力,且底板前齿的拉应力较大;在低水位工况下,靠船墩应力大于高水位工况,靠船墩受力更为不利。     

风力发电结构在风沙荷载激励下的动力响应分析

为研究风沙荷载对风力发电结构的危害,对风力发电结构进行风沙荷载作用下的动力响应分析.基于某2 MW风力发电机,建立不考虑风机叶片、考虑叶片旋转以及考虑土-结构相互作用的三种有限元模型.采用Dav-enport风速谱和谐波叠加法模拟脉动风速时程,利用动量守恒定律和风沙流密度建立风沙荷载力学计算模型.通过ANSYS分别模拟...     

列车作用下冻土路基动力响应的数值模拟

为研究高温冻土铁路路基内部的动力变化规律,以人工数定激励力法模拟列车荷载,采用ABAQUS有限元软件建立冻土路基模型,对列车作用下的冻土路基进行动力响应模拟.结果表明:在列车振动荷载作用下,冻土路基内部各点的应力和位移均由路基的顶部中心位置向两侧和下部逐渐减小,路基的最大应力和最大变形均发生在其顶部中心处;路基内各个点的竖向振动随着深度增加逐渐衰减.该结果可为高温冻土路基的强度变化研究提供借鉴.     

爆炸荷载下地铁盾构隧道动力响应研究

近年来,中国城市地下轨道交通取得了迅猛的发展,但地铁在运营中存在诸多风险,其中外爆炸带来的危害尤为突出。为避免由此产生的风险,需对地铁隧道在外爆炸瞬时强荷载作用下隧道衬砌结构动力响应进行研究,进而对隧道衬砌结构的损伤程度作出判断。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,分析外爆炸源荷载作用下应力波的传播规律,选取地面侧爆角度和炸药当量为变量,研究外爆炸荷载下对隧道衬砌结构的动力响应及损伤进行分析,为地铁隧道结构抗爆防护设计提供理论依据,具有较高的技术、经济和社会效益。     

机场水泥砼道面动载系数的研究

对机场水泥奏道面动载系数的概率特性进行了研究，建议在计入温度应力的机场砼道面设计方法中采用由Ｐａｌｍｇｒｅｎ－Ｍｉｎｅｒ线性累积疲劳损伤理论导出的等效动载系数，并提出了效动载系数建议值。