车辆轴载偏差对路面使用寿命的影响

路面上实际行驶的车辆其荷载的大小与路面设计时所采用的理论值有一定的偏差,偏差的大小直接影响车辆对路面的损害程度及路面的使用寿命。目前,在路面设计中尚没有考虑车辆实际荷载与设计荷载之间的差异这问题。轴载不同对路面造成的损害也不同,而这种损害与轴载的大小呈非线性关系。现有的轴载换算公式不能解决这一问题。文中分析了车辆轴载偏差对设计轴载换算数量和路面使用寿命的影响,提出了解决这一问题的方法。     

基于CFD的桥上车辆行车安全研究

为了研究自然风荷载作用下车辆在大跨斜拉桥上的行车安全,以大客车、小汽车、半挂车为研究对象,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值分析对风-车-桥耦合系统中车辆的气动特性进行分析。模拟不同风速、不同偏角风荷载作用下3种不同类型车辆在大跨斜拉桥上行驶时车辆气动力系数的变化规律,计算不同偏角自然风作用下各类型车辆以不同速度在桥上行驶时车辆发生倾覆及不同路面状况车辆发生侧滑的临界风速。对比车辆发生危险的临界风速表明,车辆以80~100km/h速度在大跨斜拉桥上行驶,当车辆在干路面上行驶时,大客车与半挂车车辆更容易发生倾覆,当路面的附着系数较小时则更容易发生侧滑,小汽车在桥面上行驶时相比较更容易发生侧滑。     

基于路面不平度的路面附加动载分析

为了能够分析出与实际车辆动荷载更接近的动载,基于路面不平度分析了较低等级路面B、C、D的附加动载.分析结果表明：车辆行驶速度、路面等级不同,车辆对路面产生的附加动荷载的作用点的位置也不相同;路面附加动载随着路面等级降低逐渐增大;在相同的路面条件下,附加动荷载大小并不是随着车速的增大而增大的,而是在某一车速下达到最大值.     

地震作用对车辆-道路系统耦合振动的影响

车辆采用13自由度三维全车模型,路面采用Kelvin地基上Euler梁单位进行离散,通过路面与轮胎接触点的平衡,建立起可以考虑车辆侧向滑动的车路耦合振动模型．将路面初始不平顺视为系统的竖向自激激励源,地震作为外部激励,建立起竖向和横向地震荷载共同作用下车路耦合方程,采用New—mark积分法对耦合方程组进行求解．数值分析结果表明,分析模型下,车路耦合系统的动力响应取决于地震荷载,而地震荷栽作用会使车辆的行驶安全性和乘坐舒适性明显下降;横向地震荷载对车辆和路面的横向振动有显著影响,对车辆的竖向振动可忽略;竖向地震荷载对车辆和路面的竖向振动影响较大,对车体的横向振动有一定程度的影响,以至于在评判车辆运行安全性时必须考虑其影响．     

重载动力荷载下水泥砼路面的力学响应分析

为研究动力荷载下水泥砼动力响应的规律,在修筑的试验路段上,以重型运输车辆为加载设备,通过在混凝土板中埋入应变传感器,获得行驶车辆荷载作用下板内测量应变,分析实际车辆荷载作用下水泥混凝土路面板内的应变状态,对动态多联轴车辆荷载作用下的路面板内的力学响应做初步探讨。     

多工况车辆荷载下嵌入式压电传感路面结构动态响应分析

嵌入式智能装置与路面结构在车辆荷载作用下的动态响应对其服役性能和使用寿命意义突出。为此,采用1/4车辆振动模型,构建车辆动荷载作用下的嵌入式压电系统-路面结构有限元模型。基于足尺加速加载试验路段实测应变数据和文献振动数据,对有限元模型的响应结果进行了验证;进一步考虑了不同车辆轴载、车速和路面平整度等工况下,嵌入式路面结构的动态响应变化和压电系统的电压峰值输出。结果表明,路面结构的竖向加速度峰值、嵌入式压电系统的输出峰值随着车辆荷载的增加而增加,线性度良好;超载带来的横向应变峰值变化和竖向应变拉压交替峰峰值变化,需重点考虑;行驶速度对路面的振动和应变响应影响明显,均不为单调变化;随着路面等级从A级降为C级,路面各结构层平均竖向加速度从-10×10^-3g增加到-39×10^-3g,其中深度200 mm以内的三向振动增幅最为明显。该研究为嵌入式压电系统的实际应用和布置优化提供了支撑,也为智能道路的长期服役性能分析提供了依据。     

路面不平度的测量

针对路面不平度引起的车辆动态载荷会造成车辆疲劳破坏的情况,在设计过程中应充分考虑车辆的耐久性。车辆的耐久性可在试车场、台架上验证,或者通过计算机进行仿真。路面不平度是车辆的原始激励,根据对实际的路面不平度的研究,采用激光非接触式多功能测量系统测量路面不平度,开发了一套测量与汽车独立的道路不平度采集系统,并就大波形、小波形的测量精度做了验证。实验表明,该系统可以在正常行驶车速（20~120 km/h）下进行测量,效率较高、精度较好。     

路面不平度的测量

针对路面不平度引起的车辆动态载荷会造成车辆疲劳破坏的情况,在设计过程中应充分考虑车辆的耐久性.车辆的耐久性可在试车场、台架上验证,或者通过计算机进行仿真.路面不平度是车辆的原始激励,根据对实际的路面不平度的研究,采用激光非接触式多功能测量系统测量路面不平度,开发了一套测量与汽车独立的道路不平度采集系统,并就大波形、小波形的测量精度做了验证.实验表明,该系统可以在正常行驶车速(20～120 km/h)下进行测量,效率较高、精度较好.     

下穿U型道路在行驶车辆作用下的动力响应

为了解下穿U型道路在车辆荷载作用下的动力特性,通过对车辆、下穿U型道路振动系统的分析,将车-路耦合振动问题分解成两个独立的运动体系,即车辆振动子系统和道路振动子系统．利用车轮和路面的位移协调方程来考虑车路的接触,在空间整体车辆模型振动微分方程推导的基础上,考虑路面不平度的三维空间分布,对路面不平度非一致激励下U型道路的动力响应进行研究．结果表明,当路面平顺时,车-路耦合作用力波动很小;随着路况的变差,车-路耦合作用力迅速增大;在路面不平度的非一致激励下,左右轮作用力存在明显差异．车辆行驶速度对动载系数的影响较小,路面不平度对动载系数的影响较大．路况较差时,应考虑车辆荷载的冲击效应．     

非均布水平及竖向力下沥青路面力学响应分析

轮胎与路面的接地形状呈较明显的矩形，且随着轮胎负荷及胎压的不同，对路面的竖向作用力发生不规则变化，为非均匀分布；当车辆制(启)动时，产生的水平力也应是非均匀分布的，采用三维有限元分析方法，分析了柔性基层和半刚性基层路面结构，在不同的车型荷载及其不同荷载分布情形下力学响应的差异。     

基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机模型

为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata, CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引入跟驰理论,提出基于跟驰理论的状态演化规则,推导每辆车的专有加速度,实现车辆微观交互的模拟;最后,提出基于实测动态称重系统(weigh in motion, WIM)数据的发车规则,依据WIM数据,重构任意时段的实际车队,并建立基于车头时距的发车规则,重现车辆通过WIM时的运动状态。基于所提出的发车规则和动态演化规则,实现车辆从进入道路到驶离道路全过程时空位置的准确模拟,结合融入精确轴载的车辆元胞,实现随机车流荷载的模拟。基于实测WIM数据验证所提模型的可行性和先进性。结果表明：可变元胞可以精确模拟车辆荷载;提出的状态演化规则可以根据不同车辆的运动状态计算得到每辆车的专属加速度,准确模拟每辆车在自由行驶和跟驰行驶时的不同运动状态;新发车规则可以重构任意时段的实测车队,结合新状态演化规则,可以实现桥址任意时段随机车流的模拟。结合精细化车辆荷载模拟...     

不平整路面上的车辆等效动载系数

采用双自由度4参数的四分之一车辆振动模型，以路面不平整度为激励，运用随机振动理论分析了不平整路面上的车辆随机动载，得到了车辆动载、车辆动载峰值及其系数的概率分布.基于车辆动载峰值的概率分布以及Palmgren-Miner线性累积疲劳损伤理论，推导了车辆对不平整混凝土路面的等效动载峰值及其系数的表达式，建立了车辆随机动载与确定性动载之间的关系，进而根据车辆随机振动确定车辆动载系数.算例分析表明，在以均值加3倍方差作为车辆可能出现的最大动载的情况下，最大动载系数和等效动载峰值系数随车速及路面不平整度的增大而增大，但在相同条件下，最大动载系数远大于等效动载峰值系数，说明采用最大动载系数进行路面结构设计是偏于保守的.     

车速和路面不平度特性对车路相互作用的影响

基于车路相互作用建立了简化的三自由度车辆模型,运用傅立叶叠加法计算了车辆动载荷的幅频特性与功率谱密度、加速度放大因子与加速度谱.利用所建模型研究了车速和路面不平度特性、车辆动载与乘客的舒适性的关系,为路面结构的动力响应分析提供了依据.     

动态载荷下半刚性路面应力分析

针对半刚性路面的特点,依据弹性层状体系理论,将半刚性路面的沥青层、半刚性基层、半刚性底基层及土基层按线弹性来考虑,建立了半刚性路面的三维有限元分析模型,采用ANSYS有限元分析软件分析了动态荷载下半刚性路面的应力特性。结果表明,路面的疲劳破坏是动载引起的水平应力、横向应力和垂直应力共同作用的结果,水平应力的交变变化是使路面产生疲劳破坏的主要因素。在一定的车速下,随着载荷的增加,半刚性底基层底部的最大水平拉应力增大;在一定的载荷下,随着行车速度的提高,半刚性底基层底部的最大水平拉应力减小,提高行车速度可以减小路面的损伤程度。     

裸梁静载试验加载控制弯矩确定方法

现有方法将加载控制弯矩简单视为未施工前作用裸梁上的恒载(主要为桥面铺装)和设计车辆荷载之和,未考虑桥面铺装的承载能力,致使试验结果不准确。提出了一种基于应变确定裸梁静载试验加载控制弯矩的新方法。基于成桥状态下设计车辆荷载及桥面铺装联合作用下的最大应变,根据其最大应变值通过裸梁截面惯性矩反向计算确定控制弯矩。该方法充分考虑了裸梁至成桥施工及受力过程,在桥梁施工过程中桥面铺装的恒载完全由裸梁承担,成桥后营运过程中部分桥面铺装与梁体协调工作、形成受力整体,共同承担设计车辆荷载。通过工程实例验证,本方法可实现裸梁静载试验控制弯矩的精准化、试验控制的精细化。     

基于车路相互作用的动态特性分析

基于车路相互作用建立了简化的双自由度四分之一车辆振动模型,以路面不平整度为激励,描述了路面不平整度的功率谱密度,运用随机振动理论分析了不平整路面上的车辆对路面的随机动压力。实例分析表明,动载系数随着车速和路面不平整度的增加而增加,动载系数是反映随机动压力大小的重要参数。     

移动荷载下复合路面的数值分析

应用有限元数值计算方法,分析了复合路面在移动荷载下的动力响应问题.针对多层结构体系,建立了相应的有限元实体模型,并进行了动力响应分析.分别讨论了复合路面在不同车速的作用下的位移和应力变化.计算结果表明,车辆速度对路面的结构力学响应有较大影响,在路面设计和疲劳寿命设计中需要充分考虑振动和冲击载荷的影响. 更多还原     

单双圆荷载作用下沥青路面受力特性对比研究

为研究沥青路面在单圆和双圆荷载作用下的受力及变形的异同,验证用单元均布荷载等效双圆均布荷载的有效性.首先分析了双圆均布荷载下沥青路面弯沉及受力性能变化情况,然后分别进行了弹性层状理论下单圆和双圆作用下沥青路面受力性能对比研究及单圆和双圆动力加载作用下沥青路面力学性能对比数值模拟研究.结果表明:在动、静加载模式下,沥青路面在单、双圆均布荷载作用下的弯沉及应力除在路表处存在一定的差异外,随路面结构深度的增加,弯沉及应力变化趋势和大小均趋于一致,表明用单圆均布荷载等效双圆均布荷载进行设计及相关检测是可行有效的.