王晅[1]2006年在《随机荷载作用下柔性路面结构及路基动力响应研究》文中提出随着公路交通车辆向大型、重型化的发展，超载超限现象非常突出。利用静力法或拟静力法设计的高速公路路面越来越难以满足服务要求，对车辆与路基路面结构相互动力作用机理的深入研究势在必行。本文以柔性路基路面为研究对象，将车辆和路基路面视为协调统一系统，针对目前高速公路重型车辆与路面之间相互动力作用研究中的一些热点和难点问题(如路面表面状况的描述和表达、随机动态荷载的描述和确定、路基路面动态响应的获取)进行了较为深入的理论分析和试验研究，主要研究内容如下：1．从车辆振动的随机激励源—路面的表面特性入手，利用频域分析法对路面不平度的随机功率谱密度函数(PSD)进行了推导，着重分析了高速公路路面不平度PSD的特点和规律，认为在路面随机不平度激励下产生的车辆动荷载为时空都在变化的随机荷载。在此基础上，考虑轮胎阻尼作用，采用四分之一车辆动力分析模型，编制Matlab程序对行驶于不平整路面上的车辆随机动荷载进行了数值模拟，在时域内给出了动力车辆模型在任意车速下的随机动荷载时程曲线，并探讨了车辆随机动荷载与路面激振频率、车速、路面波长、路面标准波数谱密度之间的关系，明确了车辆对路面随机激励输入的特性和规律。2．针对柔性路基路面的基本物理力学特性，在现有研究成果的基础上，借助层状体系理论，采用传递函数矩阵法，通过Fourier积分变换和Laplace积分变换，推导并给出了多层粘弹性体系在移动简谐冲击荷载作用下动力方程的解析解。考虑到解析的实际困难，提出基于ANSYS的粘弹性动力有限元数值法作为对多层体系动力响应进行求解的新途径。3．根据柔性路基路面多层粘弹性体系假设，建立了柔性路基路面结构三维动力有限元模型，成功地将ANSYS大型有限元分析软件应用于车辆与路基路面相互动力作用的研究中，模拟并探讨了路基路面结构在单轮组车辆荷载(包括考虑车辆侧向力和切向力的三向荷载)作用下的动态响应(主要包括动位移、动正应力、动剪应力、动应变等)及其影响因素，阐明了柔性路基路面在车辆动荷载作用下的疲劳损伤破坏规律和机理。4．成功地在常(德)张(家界)新建高速公路上进行了重型车辆荷载作用下柔性路基路面各结构层动态响应的试验研究。考察了车辆载重、车速、车道因素对路基路面的动态响应规律的影响，分析了动态响应的频谱特性和功率谱特性，并与路面不平度激励特性进行了比照，研究表明路面激励、车辆振动、荷载输入、路基路面动态响应具有相互依存的因果关系。通过二次回归正交法，建立了路基路面动态响应与车速、动荷载、荷载二次效应及车速荷载交互作用的数学模型，确立了各因素对路面结构服务能力下降及损伤破坏的影响强度。5．建立反映实际试验车辆特性的二分之一动力卡车模型，采用正规型方法对所建车辆模型的动力方程进行了求解。通过在ANSYS三维模型中输入四轮组荷载模拟路基路面动态响应，将数值模拟结果与现场实测值(动应变及动应力)进行了对比研究，数值解与实测值比较吻合，说明本文所建立粘弹性三维有限元模型合理可信。
王新明[2]2000年在《路面表面特性与汽车动载研究》文中研究指明本文从时域和频域的角度对高速公路路面表面特性进行了研究。时域分析采用四分之一车辆模型，以路面行车方向实测不平度为系统输入，数值模拟了车辆在不同车速下对路面的逐点动载作用力，为路面长期性能研究建立路面性能模型提供了依据。频域分析采用柯立—杜开法对路面长期性能的十六个测试路段路面位移功率谱分行车道和超车道进行了分级、对比，并对同一路段不同时间的测试结果进行了比较分析。
侯占峰[3]2006年在《基于分形理论的路面不平度特性研究》文中研究指明路面不平度使汽车在行驶中产生行驶阻力和振动。行驶阻力消耗车辆的功率并且影响车辆动力系统和传动系统的寿命。而在冲击下产生的振动，则直接影响了车辆平顺性、乘坐舒适性以及承载系的可靠性和寿命。随着研究的不断深入，人们逐渐开始认识到研究路面不平度的重要性。 本文对实测路面不平度数据进行了传统特性参数分析，结果发现：要完整描述路面的不平度特性需要较多的参数，而且参数值相同的表面其特性却可以相差很大，也就是说，传统参数无法唯一的表征路面不平度特性，而且参数值会随着测量仪器分辨率的改变而变化。因此，有必要寻找新的描述表面特性的参数。 分形理论是近几年发展起来的一个数学分支。它在信号描述、信号处理及其它众多领域中具有广泛的应用。它与表面不平度相结合的研究已成为一个重要的交叉科学研究分支。众多研究表明分形维数能够描述复杂现象的本质特性，本文利用分形理论对实测路面不平度的特性进行了系统研究。 本文对不同的分形维数计算方法进行了对比分析，结果显示，均方根法和半方差在计算过程中有较高的精度。鉴于本文的研究对象，我们采用了均方根法对采集的数据进行分析。结果表明，混凝土路面的分形维数最高，均大于1.84，砖路面的分形维数均在1.70左右，而土路面的分形维数较低，均小于1.62。分形维数D越大，轮廓曲线越复杂，同时发现，D与传统的粗糙度评定参数轮廓均方根偏差呈单调递减关系，但线性关系不明显。将两者结合起来的路面不平度指数是一个能够反映路面表面特性的综合参数。 W-M函数是描述具有分形特征的粗糙表面轮廓的最佳模型。文中首先分析了W-M分形函数的工程特性及W-M模型各参数的物理意义。然后利用W-M函数模拟了路面的轮廓曲线，经过对比分析发现该模型能反映实际轮廓曲线的本质特点。 本文最后利用图象处理技术对拍摄的路面图片进行了三维分形维数的计算，结果显示不同的路面其分形维数有明显的差别，利用该方法可以准确的进行路面的分类与分级，同时为路面不平度的三维空间的研究奠定了基础。
杨果岳[4]2007年在《车辆随机荷载与柔性路面相互作用的研究》文中研究指明由于车辆动态荷载的存在,使得静力荷载模式下的分析结果与车辆行驶过程中对路面的实际作用力的差异较大,路面结构的动力学特性也远非静力学特性所能描述,这些缺陷和差异,现有的设计理论和方法是无法从根本上加以解决的。本文针对目前高速公路重型车辆与路面之间相互动力作用研究中的一些热点和难点问题(如车辆随机荷载的实测研究与随机荷载作用下柔性路面层状体系动力响应的研究),以车辆随机荷载及其激励下的路面结构响应为研究对象,将车-路作为相互作用的统一整体,进行了深入的理论分析和试验研究,主要研究内容如下:1.针对使车辆产生随机振动的激励——路面不平度,分析了高速公路路面不平度PSD的特点和规律。在此基础上,分析与评价了各种车辆振动模型,并用数值计算的方法,利用两自由度车辆模型和单自由度车辆模型对车辆随机振动进行了数值计算,分析了路面不平整度、路面的激振频率、路面波长及路面波数谱密度等路面参数和车辆轮重、行车速度、车轮承重体系刚度和阻尼等车辆参数对车辆动力荷载载的大小和分布的影响。2.引入多层次分析理论,根据影响车辆随机动荷载的主要因素,在设定的多层次指标体系的基础上,将层次分析法(AHP)用于随机动荷载的评定中。根据分析结果,建立了随机动荷载的分级标准,为合理荷载模型的确定提供了依据。3.成功地在常(德)张(家界)高速公路上进行了车辆随机载荷的现场试验,通过压电式传感器,测得了车辆轴头处竖向垂直振动加速度的时域曲线并对时域曲线进行了相关分析,在此基础上,得到了车辆垂直振动加速度的均方根值,计算了前后车轮的法向动荷载,研究分析了不同车速、不同载重下车辆随机振动的特点。并对车辆的随机振动进行了自谱与互谱分析,研究了不同车速与载重下车辆的随机振动频谱特性。并通过二次回归正交法,建立了车辆动态荷载与行车速度、载重及它们的二次效应来表示的数学模型,4.针对柔性路面的力学特性,利用层状粘弹性理论,采用传递函数矩阵,通过Fourier变换和Laplace变换,从而推导出移动简谐冲击荷载作用下动力方程的解析解;并针对解析解求解的困难性,提出基于ANSYS的粘弹性动力有限元数值法对多层体系动力响应进行求解的新途径。5.利用ANSYS数值计算软件,根据柔性路基路面多层粘弹性体系假设,建立了柔性路面3-D有限元模型,模拟研究了路基路面结构在车辆动荷载作用下的动态响应(主要包括动位移、动正应力、动剪应力、动应变等)及其影响因素,并探讨了在车轮制动力作用下,路面结构层的各种动态响应,研究分析了柔性路面在车辆动荷载与制动作用下的疲劳损伤破坏规律和机理。在此基础上,与试验结果进行了对比,论证了有限元分析的可靠性。6.成功地在常张高速公路上进行了重型车辆荷载作用下柔性路面的表面垂直振动加速度和动位移试验。研究分析了不同车速、不同载重下路面振动加速度和动位移的特性,把车辆的振动激励与路面的响应作为有机整体进行了分析探讨,并分析了路表面的振动频谱特性。7.成功地在常张高速公路上进行了重型车辆荷载作用下柔性路基路面各结构层动态响应的试验研究。考察了车辆载重、车速、车道因素对路基路面的动态响应规律的影响,分析了路面结构层振动频谱的竖向变化规律。
马国存[5]2009年在《竖向移动荷载作用下沥青路面结构体系响应研究》文中认为我国沥青路面的早期损坏影响了公路的行车安全,增加了公路的养护成本。为了深入了解沥青路面早期损坏的力学行为,本文研究路面不平度引起随机动荷载作用下沥青路面受力的特性,为今后沥青路面设计及养护提供参考。本文主要研究内容及所得结论如下:1.基于Fourier逆变换法用MATLAB软件编程,采用标准功率谱模拟不同等级路面的随机不平度;2.路面不平度激发车辆对路面产生附加动载,运用四分之一车辆模型作为附加动载分析的基础,用MATLAB软件编程分析了路面等级、车速对附加动荷载的影响,计算结果表明附加动载随着路面等级降低而增大,但并不随着车速增大而增大,而是在某一车速下达到最大值;3.将车辆随机动载作为输入激励,运用ANSYS软件建立二维有限元模型,对车辆随机动载作用下的动力响应问题进行了理论分析,在各等级路面条件下,计算表明同一路面等级下沥青路面的垂直位移、竖向应力、应变都随着车速的增大而减小;4.将沥青路面底面层数值模拟结果与现场实测值(动应变及动应力)进行了对比分析,数值解与实测值比较吻合。
王文竹[6]2016年在《三轴重型汽车行驶平顺性理论分析建模与仿真方法的新探索及应用》文中研究说明随着世界经济的发展,商品流通快速增加,高速公路的迅速普及,重型汽车正在成为公路运输的主要工具。同时随着汽车技术的进步,人民生活水平不断提高以及车速的不断提高,用户对重型汽车的乘坐舒适性也提出了更高的要求。汽车行驶平顺性己经成为重型汽车的主要性能指标之一。重型汽车车体长、轴距大、承载质量大,车体的弯曲振动表现十分明显,成为影响重型汽车行驶平顺性的一个重要因素,因此在建立重型汽车模型时有必要考虑车体的弹性。本文围绕三轴重型汽车行驶平顺性理论分析建模和仿真展开研究,重点对三轴重型汽车行驶平顺性理论建模与仿真方法进行新探讨及应用研究,开展三轴重型汽车的平面刚弹合成模型和空间刚弹合成模型的研究,建立三轴重型汽车行驶平顺性仿真的传统方法和虚拟激励法,通过仿真比较两种方法,基于Isight和Matlab联合仿真思想进行影响因素分析和多目标优化设计的探讨,本文研究的重要内容为:(1)基于刚弹合成的两端自由等截面梁的理论分析从弹性梁弯曲振动的基本方程出发,推导出了两端自由等截面弹性梁的基本方程和固有特性的通解,证明了固有振型函数的正交性。对一般梁的刚体运动和弹性弯曲振动进行了运动合成和能量分析,推导出两端自由等截面梁运动合成后的质量阵、刚度阵、动能和势能。从理论上将弹性梁的弯曲振动分析推广到刚弹合成梁的弯曲振动分析。(2)三轴重型汽车平面刚弹合成模型的建立建立平面模型时,为了考虑重型汽车行驶时车体的弯曲振动,将车体看成两端自由等截面梁,建立了三轴重型汽车10自由度平面刚弹合成的力学模型和数学模型,推导出三轴重型汽车相应的车轮静载和振动响应量的公式。(3)基于刚弹合成的四边自由矩形薄板的理论分析从薄板横向振动的微分方程和变分方程出发,推导了薄板的自由振动方程。应用单项梁组合函数法对四边自由矩形薄板的固有频率和振型函数进行了求解,实现了解析求解,用有限元方法与求解结果进行了对比,证明了固有振型的正交性。对一般薄板的刚体运动和弹性弯曲振动进行了运动合成和能量分析,推导出了四边自由矩形薄板运动合成后的质量矩阵、动能、刚度矩阵和势能。从理论上将薄板的横向振动分析推广到刚弹运动合成后薄板的振动分析。(4)三轴重型汽车空间刚弹合成模型的建立建立空间模型时,为了考虑重型汽车行驶时车体的弯曲振动,将车体看成四边自由的矩形薄板,建立了三轴重型汽车17自由度空间刚弹合成的力学模型和数学模型,推导出三轴重型汽车相应的车轮静载和振动响应量。为建立考虑车体刚体和弹性的重型汽车空间模型提供了一种新的思路。(5)三轴重型汽车行驶平顺性仿真与分析建立了三轴重型汽车行驶平顺性仿真的传统方法和虚拟激励方法,采用平面刚弹合成模型、空间刚弹合成模型、平面刚体模型和空间刚体模型进行了两种方法的比较。对三轴重型汽车刚弹合成模型和刚体模型的仿真结果进行了对比,通过改变弹性参数可以实现刚弹合成模型向刚体模型的转化。针对三轴重型汽车平面刚弹合成模型,采用通过Isight与Matlab实现联合仿真,通过灵敏度分析找出了影响三轴重型汽车行驶平顺性的主要因素,进行了多目标的优化设计,改善了三轴重型汽车行驶平顺性。本文研究的创新点为:(1)在前人工作基础上,提出了刚弹合成的概念,给出了刚弹耦合的解释;从弹性梁弯曲振动理论出发,深入研究了两端自由等截面弹性梁的理论,基于刚体运动和弹性弯曲振动运动合成的思想,将弹性梁的弯曲振动理论推广到基于刚弹合成梁的振动理论,克服了前人研究理论描述过于简单的问题;将车体看成两端自由等截面梁,全面考虑了三轴重型汽车的主要组成,建立了三轴重型汽车10自由度平面刚弹合成模型,具有需要模型参数少和便于实际工程应用的优点。(2)针对国内外仅建立了平面刚弹合成模型的问题,基于平面弹性梁与空间薄板具有对应振动关系的理论基础,从薄板弯曲振动理论出发,建立了基于微分方程和变分方程的薄板自由振动固有频率的表示;应用单项梁组合函数法,给出了四边自由矩形薄板的梁函数,推导了四边自由矩形薄板的固有频率;基于刚体运动和弹性横向振动运动合成的思想,将薄板的弹性横向振动理论推广到基于刚弹性合成的薄板振动理论;将车体看成四边自由矩形薄板,建立了三轴重型汽车17自由度空间刚弹合成模型,为建立多轴重型汽车空间刚弹合成模型提供一种新的建模思路。(3)建立了三轴重型行驶平顺性仿真的传统方法和虚拟激励法,既适用于刚弹合成模型,也适用于刚体模型;与传统方法相比,虚拟激励法不需要推导振动响应量的频率响应特性,公式推导和计算更简单;分别采用平面和空间的刚弹合成模型、平面和空间的刚体模型进行仿真,结果表明两种仿真方法具有等效性;改变刚弹合成模型的弹性参数,可以实现刚弹合成模型向刚体模型的转化。(4)针对三轴重型汽车平面刚弹合成模型,通过Isight与Matlab实现联合仿真,应用最优拉丁超立方设计方法进行了灵敏度分析,找出了影响三轴重型汽车行驶平顺性的主要因素。应用存档微遗传算法进行了多目标的优化设计,为改善重型汽车行驶平顺性提供了理论依据和技术手段。
秦旻[7]2010年在《基于平整度的沥青路面使用寿命预估研究》文中研究指明路面不平度是车辆产生动载的主要原因。车辆接受路面的不平度激励,产生不同于静载的动态荷载,并以这种变化的荷载作用于路面上,使路面产生相应的响应,加速路面平整度的衰减,平整度变差又将使得车轮对路面产生的附加动荷载增大,因此路面不平度与汽车动荷载之间存在耦合作用。本文正是基于这种耦合关系,从能综合反映路面使用性能的平整度参数出发,通过室内试验、理论分析和模型计算,研究不平整路面引起的动荷载作用及考虑动荷载作用的高等级公路沥青路面平整度的变化规律；计算在不同使用时间路面各点的动荷载和永久变形,由此确定路面在不同使用期的平整度；参照路面使用期末的临界平整度状态或永久变形极限值,确定路面的剩余使用寿命,为路面的运营管理和优化决策提供依据。主要研究成果如下：(1)根据M.W.Sayers理论和路面不平度实测结果,建立了模拟路面不平度的正弦波路面模型；推导了路面不平度时间域与空间域、幅值域与频率域间转化关系,建立了路面功率谱与路面状态参数(波长和幅值)、路面功率谱与标准差间的关系函数,揭示了“速度V是联系路面不平度空间域与时间域关系的重要参量”和“路面不平度的标准差与路面状态参数间存在着定量关系”。(2)建立了车辆-不平度路面耦合系统模型,对路面不平度引起的车辆动荷载进行了分析和求解,系统研究了路面状态参数(波长和幅值)、速度、载重及胎压等因素对车辆动荷载的影响规律。结果表明,车辆动荷载随着路面波形幅值的增加而增大,与不平整路面的波长和汽车行驶速度的耦合作用相关；空车动载对路面的破坏作用不容忽视；轮胎气压的超高也会导致路面损伤的加剧。(3)建立了基于修正Burgers模型的能反映路面受车辆重复荷载效应的沥青混合料本构模型；提出了采用三轴重复加载蠕变试验来研究沥青混合料高温抗变形能力的试验方法,推荐了完整的试件制备方法、试验设备要求以及试验边界条件、温度条件和荷载条件等试验参数,并通过室内试验系统研究了偏应力水平及温度条件对沥青混合料流变规律的影响。(4)采用Levenberg-Marguardt非线性最小二乘法和样条插值对三轴重复加载永久变形试验结果进行了插值和拟合,得到了高精度的回归结果,建立了不同工况下分片“循环次数一偏应力一永久变形量”三维曲面,实现了因试验数据不足而对其余试验条件下永久变形规律的预测。(5)提出了基于叠加原理的,考虑车辆荷载、路面材料特性及温度条件等因素的沥青路面永久变形预估方法,并给出了力学分析与永久变形模型相结合的沥青路面永久变形预估流程及步骤,可为今后沥青路面永久变形预估方面的研究及沥青路面的设计提供参考。(6)建立了基于平整度指标进行沥青路面使用性能及剩余使用寿命预估的新方法。以綦江-万盛高速公路K15-K6路段为例,计算了不平整路面引起的行车动荷载及考虑动荷载作用的路面结构层内各亚层的偏应力值,同时考虑三轴重复加载试验不同试验条件下沥青混合料的材料特性,分析了年各代表温度区间内的标准轴载作用次数,最终建立了綦江-万盛高速公路沥青路面的平整度预测及寿命预估模型,较为准确地预测了沥青混凝土路面剩余使用寿命,可为路面管理的科学决策提供依据。
彭伟[8]2015年在《重载交通下沥青混凝土路面结构力学性能分析》文中研究说明目前半刚性基层沥青路面因其种种优点,在国内得到了广泛的应用,但同时也产生了早期破损普遍、使用寿命达不到设计年限等问题。随着交通运输迅速发展,超限和超载运输现象日益严重,这使得我国沥青路面的车辙、开裂等现象愈发普遍。当前,仍以静载作为路面结构设计的依据,该设计方法不能反映路面受力的动态特性。实际上车辆在行驶过程中路面所受的荷载是变化和移动的,路面的不平整、车辆本身的振动和车路耦合系统产生的振动都会引起荷载的变化,进而影响路面的受力。因此对重载下的沥青路面进行动力响应分析具有现实意义。本文基于弹性层状理论,采用双自由度车辆振动下的正弦荷载模型,对云南省处于运煤区的新建普宣高速实际沥青路面结构建立了简化三维有限元模型。对该模型在标准轴载和不同超载程度作用下进行了分析,得到了移动荷载作用下普宣高速路面结构的动力响应变化趋势和规律。在此基础上,简要分析了车速和温度变化对动力响应的影响。此外,通过静载和恒载路面的响应变化的比较分析计算,得出动荷载更符合实际旳受力情况。为了得出重载交通下合理的沥青路面结构,同时还分析了超载80%的动载作用下面层厚度、基层厚度、底基层厚度、基层模量、底基层模量和土基模量对重要力学响应指标的影响情况,并据此对普宣高速路面结构提出了合理的建议。主要研究结论如下:路面结构各层的动力响应值在重载的作用下呈较大幅度的增长,且随着超载率呈一定的线性增长趋势,超载成了高等级路面出现严重的早期破坏原因之一,路面的疲劳寿命也严重降低;车速增长对路面结构的动响应变化整体呈减小的趋势,当车速增长到一定值后,各动力响应趋向稳定;温度变化影响沥青面层的材料性质,进而影响动力响应指标,温度升高时面层的竖向位移、压应力和基层的纵横向拉应力增大,温度降低时面层的最大水平剪应力随之减小。弯沉、面层压应力、面层底面拉应力、面层水平剪应力和土基顶面压应变均随着各结构层厚度及模量的增加而减小。但基层底面拉应力随着基层模量的增加会不同程度地增加,其中底基层厚度对其影响最大;底基层底面拉应力随底基层模量增加而增大。易知各结构层参数对与设计和验算相关的重要力学指标影响不同,所以进行重载下的沥青路面结构设计时应综合考虑各结构层的材料参数和厚度。
梁洪涛[9]2013年在《移动荷载作用下层状沥青路面结构时程响应分析》文中研究说明高速公路上车辆与路面相互作用体系的研究是道路研究领域一个重要的课题,为了适应目前沥青路面结构设计和应用发展的需要,本文在理论分析的基础上,以多层弹性路面结构为研究对象,采用三维动力有限元的基本方法,结合有限元分析软件ANSYS来分析车辆移动荷载作用下的沥青路面时程响应,得到动态响应的规律和特性。本文主要研究成果如下：1.对路面不平度进行功率谱密度分析,以功率谱密度为基础对路面不平度进行频域和时域模型的描述与总结；2.采用四分之一车辆简谐荷载模型作为移动荷载分析的基础,根据已有研究成果和弹性动力学相关理论,结合ANSYS软件总结了动力有限元方程求解的数值方法；3.根据沥青路面弹性层状体系的假设,应用ANSYS软件建立沥青路面的三维有限元模型,对车辆移动荷载作用下的沥青路面时程响应(动位移、动应力和动应变)进行分析,得到了路面动态响应的变化趋势和规律,重点探讨了车速、载重和温度的影响,并加入了静载、恒载与动载作用下路面响应的比较,计算结果表明,动载模式能够更准确的描述路面结构的实际受力特性；4.将沥青路面动力响应数值模拟结果与现场实测值(动应变及动应力)进行了对比分析,数值解与实测值比较吻合,结果表明本文的研究思路和所建模型是合理的。
黄永强[10]2010年在《高速公路路基沉降及路面动力特性研究》文中提出针对已运营高速公路路基路面结构出现的病害问题,论文结合湖南省交通科技项目“高速公路路基沉降及其对路面的影响”研究课题,以典型红砂岩地区高速公路红砂岩粗粒土路基填料的长期变形和交通荷载作用下路基路面结构的动力响应等难点和热点问题(如土石混填路基的沉降预测、路基的长期沉降变形、交通动荷载的描述和确定、动荷载的激励特性、典型支承条件下的路基路面结构动态响应)为研究对象,采用理论分析、室内试验、现场试验和数值计算等方法进行了深入研究。主要研究内容如下：1.对湖南省境内已运营高速公路的病害情况进行了大量的、深入细致的调研工作,其中重点调查了临长、潭耒、耒宜三条高速公路,并仔细查阅了设计文件和施工原始记录资料。调查研究表明红砂岩粗粒土路基路面结构病害的产生与运营时间及交通量密切相关,路基路面病害的产生有两个主要原因,一是交通动荷载长期反复的作用,二是红砂岩粗粒土路基填料在荷载长期作用下的流变变形。2.由流变引发的路基沉降特别是不均匀沉降的准确预测是防止路基病害发生的有效手段,而实测的沉降值则是各种影响因素综合作用下的真实值,故利用沉降实测数据来推算路基的沉降量具有很重要的意义。在对多种沉降预测方法比照的基础上,重点分析了灰色GM(1,1)模型和神经网络法。3.引入考虑流变作用的Burgers流变模型,采用FLAC计算程序,对土石混填路基的长期沉降进行了预测计算,并通过与实测资料的对比验证了模型的合理性。4.针对交通荷载作用引起的路基路面结构病害问题,从使车辆产生随机振动的激励-路面不平度入手,利用频域分析法对路面的输入谱矩阵进行了推导,总结了高速公路路面不平度PSD的特点和规律。在此基础上,分析与评价了各种车辆振动模型,并采用传递函数矩阵法,通过Fourier积分变换和Laplace积分变换,推导了多层粘弹性体系在移动简谐冲击荷载作用下动力方程的解析解。5.针对车辆随机荷载确定及测试难题,选择典型土石混填路基试验段,成功地进行了现场车辆随机载荷的试验。试验揭示了不同载重、不同车速、不同行车路线条件下车辆动态荷载的激励特性、作用规律及其影响因素,阐明了路面结构特性与荷载激励之间的耦合关系。6.利用施工期埋设于路基及基层中的动力测试元件,在现场成功地进行了车辆随机荷载作用下路基路面结构动态响应的试验研究,考察了车辆载重、车速、车道因素对路基路面的动态响应规律的影响,分析了动态响应的频谱特性和功率谱特性,并与路面不平度激励特性进行了比照,研究表明路面激励、车辆振动、荷载输入、路基路面动态响应具有相互依存的因果关系。(7)通过建立柔性路面的三维有限元数值仿真,分析了土石混填路基条件下路面结构在车辆动态荷载作用下的动态响应,并进行了数值解与实测值的对比研究。
参考文献：
[1]. 随机荷载作用下柔性路面结构及路基动力响应研究[D]. 王晅. 中南大学. 2006
[2]. 路面表面特性与汽车动载研究[D]. 王新明. 长安大学. 2000
[3]. 基于分形理论的路面不平度特性研究[D]. 侯占峰. 南京农业大学. 2006
[4]. 车辆随机荷载与柔性路面相互作用的研究[D]. 杨果岳. 中南大学. 2007
[5]. 竖向移动荷载作用下沥青路面结构体系响应研究[D]. 马国存. 中南大学. 2009
[6]. 三轴重型汽车行驶平顺性理论分析建模与仿真方法的新探索及应用[D]. 王文竹. 吉林大学. 2016
[7]. 基于平整度的沥青路面使用寿命预估研究[D]. 秦旻. 重庆交通大学. 2010
[8]. 重载交通下沥青混凝土路面结构力学性能分析[D]. 彭伟. 重庆交通大学. 2015
[9]. 移动荷载作用下层状沥青路面结构时程响应分析[D]. 梁洪涛. 中南大学. 2013
[10]. 高速公路路基沉降及路面动力特性研究[D]. 黄永强. 中南大学. 2010
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