不均匀沉降条件下车-路相互作用及道路纵面设计分析

为了给高速公路大中修养护和改扩建工程纵面线形设计提供参考,采用五自由度车辆-道路相互作用分析模型,以微型车和客车为代表车型,根据Newmark-β法编制MATLAB程序进行求解,获得了车辆振动加速度。根据ISO 2631-1标准,以加权加速度均方根值为舒适性评价指标,分析了错台型、折线型和指数型不均匀沉降条件下车辆-道路的相互作用规律和坡长、坡差、竖曲线半径等道路纵面设计指标对行车舒适性的影响规律,最后结合杭甬高速公路改扩建工程实例进行了分析。研究结果表明:在相同条件下,车辆行驶速度越大,由道路不均匀沉降引起的振动加速度越大;行车舒适性随错台型沉降台阶高度、折线型和指数型沉降坡度的增大而降低,为保持舒适,高等级公路错台型的台阶高度不宜超过1cm,折线型的坡度变化不宜超过0.3%,指数型的控制标准应更严格;坡长和坡度大小并不直接影响行车舒适性,行车舒适性随坡差的减小、竖曲线半径的增大而提高;在改扩建公路工程中,当条件受限时,在满足视距的前提下,经论证,可适当突破公路路线设计规范对最小坡长的限制,按行车舒适性的要求进行纵面线形设计。     

考虑邻板高程差的装配式水泥路面行驶舒适性研究

为了研究装配式路面板的预制与安装误差所导致的板块间高程差对行驶舒适性的影响,从而为装配式水泥路面板的尺寸设计和施工控制提供参考。采用了模型仿真的方法,以座椅加权加速度均方根值作为评价指标,在四自由度1/2车模型的基础上,增加座椅质心竖向位移作为一个自由度,建立五自由度1/2车模型。采用Newmark-β法对该模型进行求解,计算车辆驶过不同邻板高程差时振动方程的解,获取座椅处的加权加速度均方根值。分析了车型、行驶速度、邻板高程差大小、板长等因素对加权加速度均方根的影响,进而通过加权加速度均方根对装配式水泥路面的行驶舒适性进行评价。结果表明:邻板高程差引起的装配式水泥路面不平整对行驶舒适性影响显著,且影响程度与车型、行驶速度、邻板高程差大小、板长等因素有关;车辆在驶过单个接缝时,其座椅竖向加速度最大值会随着车速和邻板高程差的增加而增加;车辆在驶过多个接缝时,其加权加速度均方根值会随着邻板高程差的增加而增加,随着板长的增加而减少;接缝影响距离随车速呈现整体上升趋势,但其大小会根据车型和车速产生规律性的变化;使用加权加速度均方根值对行驶舒适性进行评价,可为装配式水泥路面的设计与施工提供参考;在板块设计和施工中,可以通过控制最小板长,提高施工水平,降低邻板高程差,来保证路面的行驶舒适性满足设计的要求。     

基于人机工程学的山区公路桥头跳车分析评价

桥头跳车是山区公路小桥涵运营中的一种常见现象,它影响了行车的舒适与安全。选取了人机工程学指标,包括汽车振动加速度和驾驶员心率,作为桥头跳车对行车安全影响的评价指标;通过行车实验和对比实验,从乘车舒适性和振动知觉两方面,并结合ISO2631全身振动的相关规定,对内蒙古S203线山区某路段桥头跳车的严重程度进行分析评价,并给出了改善建议。     

基于人车路相互作用的路桥接合处差异沉降控制标准

针对路基和桥梁沉降量不同而造成路桥接合处出现桥头跳车的现象,为确定桥头跳车的定量指标,选取人体加权加速度均方根值作为桥头车辆行驶舒适性的振动指标。将路桥接合处纵断面沉降曲线拟合为指数型曲线之后,建立了路桥接合处路面不平整时域模型,并分析了桥头车辆行驶舒适性的影响因素。分析结果显示车速、路桥过渡段的最大差异沉降量和沉降区段长度对人体的行驶舒适性影响很大。根据分析结果,确定了基于人车路相互作用的路桥接合处差异沉降控制参考标准。研究结果可作为判断桥头是否跳车的依据,也可用于一般路基差异沉降标准的制定。     

高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法及标准研究

为研究路桥过渡段差异沉降控制方法及标准,以京台高速公路改扩建项目为依托,利用路面基层水稳混合料的铣刨料为台背回填材料,提出道路拼宽段路桥过渡段差异沉降控制方法。建立车辆振动模型,分析车辆经过路桥过渡段时的振动特性,并以最大瞬态振动值(MTVV)作为行车舒适性评价指标;以调查法确定的行车舒适性控制指标为标准,确定设搭板及未设搭板的路桥过渡段差异沉降控制标准。结果表明:当车辆经过不设搭板的路桥过渡段时,错台高度、行车速度均对行车舒适性影响较大;当车辆经过设搭板的路桥过渡段时,坡度变化率及行车速度对行车舒适性影响较大。搭板长度对行车舒适性有一定的影响:当车速较低、坡度变化率较小时,随着搭板长度的增加,行车舒适性增加;当车速较高、坡度变化率较大时,随着搭板长度的增加,行车舒适性反而有所降低。可见,设计时确定合理的搭板长度十分重要。     

基于道路线形的加速度干扰与行车舒适性分析

道路线形是行车安全舒适性的重要因素,在分析车辆行驶速度摆动大小对行车安全舒适性影响的基础上,提出了加速度干扰对舒适性的评价.根据道路平面线形的特点,建立了在直线、缓和曲线、圆曲线路段上的加速度干扰模型,通过仿真实例定量分析了加速度干扰在不同行驶速度、曲线半径情况下的变化趋势,以加速度干扰分析不同线形路段条件对行车舒适性...     

车辆随机输入的动态仿真和试验研究

按汽车行驶平顺性评价方法，应用MATLAB工具箱编制了针对五自由度汽车模型的随机输入动态仿真程序，通过仿真可直接获得给定测点的加权加速度均方根值分量的最大值和总加权加速度均方根值，仿真结果与随机输入行驶试验结果基本吻合，证明仿真方法是正确的，该程序可用于汽车悬架系统参数的设计和平顺性的评估。     

基于道路使用功能的桥头引道沉降标准研究

桥头引道沉降控制标准的问题是解决桥头跳车的一个重要问题,但目前国内外还没有一个理论上较为合理的标准。本文从道路使用功能的角度,建立四自由度的人体 汽车 路面的振动模型,通过输入路面纵坡坡差推求司乘人员受到的振动加速度,并结合ISO2631的相关规定,分析桥台与桥头引道沉降坡差对行车舒适度的影响,建立基于道路使用功能的桥头引道差异沉降标准。     

压电式加速度传感器在桥头跳车评价中的应用

压电式加速度传感器作为一种机电换能器,在研究桥头跳车中起到了重要作用.采用压电式加速度传感器,可以排除人体主观性的影响,客观测试车辆通过路桥过渡段时产生的竖向加速度,评价车辆通过路桥过渡段时人体的舒适性.对压电式加速度传感器的工作原理、结构形式以及安装固定方法进行介绍.通过在车辆底面和前排座椅安装压电式加速度传感器,连接电荷放大器、采集卡以及PC中的软件,测得通过路桥过渡段时车辆振动产生的竖向加速度,并根据傅里叶变换,得到人体的加权加速度均方根值,作为评价桥头跳车时人体舒适性的依据.     

公路简支梁桥车辆走行性及乘坐舒适性研究

将车辆和桥梁视为2个分离子系统,分别建立车辆和桥梁的振动方程,通过车桥接触点的位移协调条件及相互作用力相等原则将车、桥振动方程耦合,采用Ansys大型通用有限元程序中的APDL语言编制了该车桥耦合时变系统振动方程迭代计算的命令流,计算汽车通过公路简支梁桥时的车辆、桥梁动力响应,探讨车辆重量、悬架刚度、轮胎刚度,桥梁抗弯刚度与阻尼,行车速度、路面等级等因素对车辆走行性及乘坐舒适性的影响。结果表明:随车重的增加,车辆走行性和乘坐舒适性增加;随车辆悬架刚度和车辆轮胎刚度增大,车辆走行性变差,乘坐舒适性降低;桥梁参数对车辆走行性和乘坐舒适性的影响较小;随行车速度提高,乘坐舒适性降低;路面等级越差,车辆走行性和乘坐舒适性越低。     

兵团垦区软土路基工后差异沉降控制标准研究

针对新疆建设兵团垦区软土地区的公路工程特点,运用有限元软件,建立计算模型来研究路基发生不均匀沉降时路面结构的受力特性,从控制路面结构的容许弯拉应力的角度,分析了影响软土地基的工后容许差异沉降量的因素,包括公路等级、路基宽度、交通量、路堤填土高度等;提出了垦区软土地区公路路基顶面的工后差异沉降控制标准的计算思路,并总结了计算流程.在此基础上,通过计算,提出了垦区软土地区二,三,四级公路路基顶面的工后差异沉降控制标准,并根据路基顶面的差异沉降率控制标准,反算出软土地基的工后容许差异沉降量控制标准.     

大跨斜拉桥行车振动舒适性评价

为了提出适合于评价大跨桥梁行车振动舒适度的标准,对某大跨斜拉桥的行车振动进行现场实测,分析车辆驾驶员座椅处的振动特性以及不同车速下的车内振动加速度有效值;并以国际上通用的ISO2631标准为基础,结合车内人体的舒适感觉,提出行车振动舒适度评价标准,并对该桥的舒适性进行评价.     

工后沉降双指标控制理论在某公路软基处理中的应用研究

高等级公路建设越来越多地延伸到软土地区,但工程中采用的工后沉降量指标并不能完全消除路面开裂及不均匀沉降等病害的大面积发生。基于此,在提出软土地区公路建设工后沉降量及沉降速率双指标控制理论的基础上,确定了软土地区高速公路工后沉降速率控制标准,并以济(宁)—徐(州)高速公路济宁南四湖地区某高填土路段湖相软土地基处理工程为依托,在进行不同地基处理方法下工后沉降特性研究的基础上,依据工后沉降双指标控制理论,提出了适于该工程的公路软土地基处理技术,研究成果可供类似工程的设计参考。     

桩土复合路基沉降影响因素的归一化分析

在高速公路设计和施工阶段,桩土复合路基的沉降问题往往被忽视,导致工后沉降较大,影响行车的舒适性。基于正交数值计算方法,对影响沉降的各主要因素进行了归一化分析,并从设计和施工两个方面,分别给出了各影响因素的修正系数表达式和拟合参数及拟合优度评价。研究结果为设计时选择各因素水平的最优组合,以及施工过程中的质量控制提供了依据,有利于减少工后沉降。     

路桥过渡段沉降控制指标的研究

桥头跳车是由于桥台和台背路基产生差异沉降而造成的,因此路桥过渡段容许差异沉降是预防桥头跳车的一个关键问题。本文参照汽车平顺性评价方法,建立3个自由度的车辆-人体-座椅的振动模型,对台背不同差异沉降对行车舒适性的影响进行分析,并结合相关文献资料的结果,提出了路桥过渡段沉降的控制标准。     

高墩大跨连续刚构桥的行车舒适性研究

桥梁不仅要满足行车要求,还必须满足行人和车辆通过时的舒适度要求,评价行车舒适性的标准一般基于车体的振动加速度。该文根据空间整车模型,得到车桥耦合的运动微分方程并编制了车桥耦合分析程序,计算了车辆过桥时车体各个方向的加速度响应;然后把可靠度与行车舒适性结合起来,以ISO 2631指标中的加速度上限值为破坏限值来拟合某一舒适性等级的极限状态方程,根据调查统计得到随机车流的参数分布特征,以某一高墩大跨桥为例,从可靠度角度评价车辆在该桥行驶过程中的舒适性。     

基于平整度的CRCP冲断区域维修标准研究

为了获得连续配筋混凝土路面冲断区域维修标准,本文首先建立冲断区域人-车-路耦合振动模型,然后利用传递矩阵法结合Matlab软件对振动方程进行求解,以获得乘客加速度随时间的变化和最大瞬态振动值(MTVV).研究发现:一定条件下车辆经过冲断区域时,其在做振幅减小的简谐振动;当车辆进入冲断区域0.22 s时乘客加速度最大,其值为1.57 m/s2.最后,考虑行车舒适性以最大瞬态振动值作为行驶舒适性评价指标,提出冲断区域维修标准的确定方法和步骤,并给出了相应算例.     

泉州晋江大桥动力性能分析

以一座墩塔梁固结体系的独塔预应力混凝土斜拉宽桥——福建泉州晋江大桥为对象,根据实桥环境脉动试验和空间杆系有限元模型进行了主梁-主塔基本动力性能分析;采用振动法进行了斜拉索的固有频率和索力测试,并进行了拉索安全性能评价;根据实桥车辆强迫振动试验和考虑了路面平整度的桥梁与车辆相互作用的计算模型,分析了在移动车辆荷载作用下桥梁的动力特性,包括振动加速度计算和舒适性评价。研究结果表明,采用墩塔梁固结体系的晋江大桥面内振动频率较高,主跨或边跨均出现相互独立或影响较小的振动模态;斜拉索索力分布均匀,安全系数符合规范规定;在移动车辆荷载作用下,主梁竖向振动加速度较小,在设计行车速度下可保持较好的行车舒适性。     

滨海新区软土路基沉降曲线拟合分析

软土路基沉降问题是软土地区公路工程建设中面临的技术难题之一。分析双曲线法、指数法、三点法、对数法对于拟合天津滨海新区软土路基桥头段采用加固土桩及预压处理时沉降数据的误差,并且比较分析双曲线法拟合和理正计算的预压期沉降。分析结果表明:对于滨海新区软土路基上的加固土桩+预压处理路段,双曲线比其余的曲线拟合方法精度高。     

高速公路路基沉降预测方法分析

高速公路路基的沉降预测是软土地区公路建设中亟待解决的问题。对路基沉降中各种传统和新的沉降预测方法进行了分析,指出应根据工程的实际选择合适的方法。通过分析,提出了基于沉降观测数据并结合曲线拟合方法来预测软土路基沉降的方法。