交通荷载作用下公路路基动力响应研究

针对双向四车道高速公路路基路面结构形式,建立有限元模型,施加三维一致粘弹性人工边界,并基于车辆动力分析理论,对模型施加交通荷载,从而获得了路基的动力响应参数。计算结果表明:标准轴载作用下,路基内3 m深度处,竖向动应力衰减率达80 %以上,路基内竖向动应力的影响深度为3 m左右;路基顶面的竖向动应力随着距车轮外缘距离的增大迅速降低,2 m范围内衰减约90 %,竖向动位移衰减约60 %,交通荷载对路基的影响宽度为6 m左右。     

交通荷载作用下风积沙低路基动力响应分析

通过建立三维地基与路基模型,对交通荷载作用下风积沙换填地基与风积沙低路基动力响应进行了数值计算,分析了竖向位移、应力沿深度变化的规律以及动力响应的滞后效应,得到了动力时程曲线,确定了路基动力响应影响深度约为1.9 m。     

交通荷载下粉煤灰回填桥台路面动力特性分析

采用简化计算方法确定交通荷载作用模式,利用大型有限元软件ABAQUS建立了路桥过渡段路面结构、路堤与地基三维弹塑性计算模型,编制了用户子程序来模拟路面上的交通荷载,分析交通荷载作用下桥台台背回填轻质固化粉煤灰路面的动力响应特性。     

公路交通荷载对公路路基的稳定性影响

路基是路面的基础,只有稳定、坚实、耐久的路基才能保证路面的质量。因此,理解交通荷载如何影响路基的稳定性并采取相应的改良措施,对于提升公路质量和耐用性至关重要。文章结合某公路工程,采用有限元软件Plaxis 3D建立公路交通荷载作用下的路基动力响应模型,通过对路基的动力响应进行分析,得到公路交通荷载作用下路基动力响应规律。研究表明：移动荷载的移动速度和激振频率是影响路基稳定性的主要因素,移动荷载作用下的路基动力响应随着荷载移动速度的增大先迅速增大,在达到峰值后迅速减小;竖向位移、竖向加速度和动应力的关键速度分别为1.1倍、0.9倍和1.0倍的剪切波速;随着激振频率的增大,移动荷载作用下的路基动力响应总体呈现上涨的趋势,在激振频率超过约30 Hz后缓慢减小,且动力响应时程曲线表现出更显著的动力性。研究成果对于路基路面施工、路用材料的选择、路面抗车辙研究及养护工程具有重要的参考和借鉴价值。     

弹性层状路基刚性路面动力特性数值仿真分析

高等级公路路面结构体系的动力特性研究一直倍受工程界关注,由于动测试验实施数量有限且数据样本庞大,因此研究人员更多是采取数值仿真技术来对公路设计进行指导。采用刚性路面板与具有横观各向同性体性质的路基体构建高精度数值仿真模型,使用有限元—无限元耦合算法,编制相应的Matlab程序对实际工程中的水泥混凝土路面——层状路基结构体系进行静动力仿真计算。研究表明:通过模拟该体系在均布静载下的地基沉降数值计算,指出在利用有限元—无限元耦合方法解决板与地基构建的路面结构体系的基础上,对板与地基引入横观各向同性理论是满足计算精度要求的,并且使计算模型更接近实际情况,计算结果更具有实际指导意义;同时通过模拟车辆移动荷载对路面结构体系进行动力响应分析,对比考虑横观各向同性与否两种理论模型的计算结果,揭示了此结构体系位移、加速度最值的变化规律,为工程设计路面体系动力特性提供了一种高精度数值仿真方法。     

振动作用下填石路基压实特性的数值模拟

为了揭示路基内部应力载荷的分布状况,分析碎石填料形状对路基压实的影响,运用离散元软件EDEM对填料粒径在10～160 mm的填石路基振动压实过程进行建模。模拟结果表明:路基的最大接触应力和最大瞬时速度随振幅增大而增大,孔隙率减小,填料形状对孔隙率有影响;路基密实的过程是颗粒力链结构不断建立和打破的动态过程;颗粒密实中,大颗粒带动小颗粒运动,从应力大的区域向应力小的区域迁移运动,大颗粒受力大,是外载荷的主要抗力;颗粒形状越复杂,碾压过程中密实度波动越大。     

重复荷载作用下加筋格宾挡土墙动力特性

设计并完成了大型加筋格宾挡墙模型试验.试验模型尺寸为3.0 m x0.85 m×2.0 m(长×宽×高),填料采用工程现场用红砂岩材料制备.双绞合六边形金属格宾网由PVC包裹,并镀锌防腐,网面单元尺寸为80 mm x100 mm.通过输入不同幅值和频率的正弦波激励,探讨重复荷载作用下模型挡墙的动力特性与动力响应规律.试...     

交通荷载下红层土石混填路基沉降特性研究

红层土石混填路基已广泛应用于西南地区线路建设。为弄清交通动荷载幅值与频率、含石量及车速对路基沉降的影响,以马边至昭觉段公路工程中的红层路基填料作为研究对象,开展室内模型试验与数值模拟。研究表明：红层土石混填路基沉降与荷载幅值呈正相关,与荷载频率呈负相关;以6秒为节点可将路基最大沉降分为大幅变化阶段与动态稳定阶段;路基沉降随含石量增大而减小,路基含石量由32.5%提升至45.5%时,沉降减少36.0%;车速对路基沉降影响具有随机性。     

高温冻土路基动力响应的数值模拟研究

就高温冻土路基在列车动荷载作用下的地表变形、路基土压力进行数值模拟分析，得到了不同初始路基温度、不同动荷载作用下的地表变形、内部土压力的变化规律。     

交通动荷载引起的公路路基应力响应试验研究

为预防和整治路基病害问题,查明长期服役状态下的路基动应力分布是关键因素之一。依据相似理论设置了精细化的小比例路基模型;通过对路基模型施加简谐荷载,分析加载幅值、频率等因素对路基动应力的影响,并以路基的应力状态为指标来判定路基工作区深度及交通荷载的影响范围。结果表明:交通荷载的影响范围主要集中在轮载的正下方,水平方向的有效作用距离几乎可以忽略不计,在实际公路病害整治中可定点整治;路基动应力随加载幅值增大而增大,随加载频率增大而减小,且加载幅值对路基的影响程度要显著高于频率的影响程度;一般公路路基工作区深度为100～110 cm,施工时应确保此范围内路基土体的填筑质量。     

山区高速公路路基差异沉降数值分析

为了确定路基差异沉降规律,结合河北某高速公路具体工程实际,选取路基建设中有代表性的路基断面建立有限元模型,分别对横向半填半挖式、高填方及纵向填挖交界处等三种情况下的沉降状况进行了数值分析。结果表明:路基差异沉降最不利的位置出现在路基边坡处,建议道路建设过程中应重视路基边坡,特别是特殊路基填方处路基边坡的稳定性。     

公路路基工程通病分析及防治措施

通过设计和施工两方面对公路工程路基通病特征进行分析和总结,找出相应的解决方法和措施,以保证日后路面的施工质量和公路的正常使用。     

重载交通下的路基工作区界定问题探讨

通过路面病害调查、有限元路面结构力学计算,分析了重载作用下,路基刚度对我国目前高速与等级路路面结构应力分布的影响与路基应力作用深度。分析表明,重载交通下的路基过大变形是导致高速公路结构疲劳开裂的重要原因之一。等级路的路基甚至地基过大变形是引发路面早期开裂的关键因素之一。在重载作用下,目前的高速与等级路面结构,仍把0~80 cm作为路基工作区深度是不够的。路基工作区深度,高速公路应为1.5 m,并被现场测试的路基轮载分布深度验证;等级路应为2 m,同时应考虑天然地基的变形问题。路基上部60 cm石灰土处理起到路基与半刚性底基层之间刚性过渡的作用,也是应对重载、确保路基对路面结构支撑稳定性的有效措施。     

保温护道对冻土路基地温特征的影响

根据青藏公路昆仑山段实际地温观测数据与工程地质特点，建立了路基温度场模拟计算的数学物理模型及其边界条件，运用有限元方法模拟保温护道对路基温度场的影响，并结合青藏公路保温护道段工程试验研究，通过对比分析研究了保温护道对路基地温特征的影响规律。结果表明：修筑保温护道在一定程度上恢复了青藏公路在以往修筑过程中就地取土所破坏的路基两侧冻土环境，对防止融化盘的扩大，减少与减缓路基病害的发生与发展起到了十分积极的作用；相对于未遭破坏的天然地袁而言，保温护道表面条件不利于冻土生存，冻土退化趋势有所加强。从路基热稳定性的角度，设置保温护道虽能有限度地缩小融化盘，其同时增大融化深度并提高年平均地温。人为上限、年平均地温及融化盘等路基温度场特征要素对设置保温护道反应不敏感，因此工程中不应将保温护道作为提高路基热稳定性的主要措施。     

车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性影响的数值分析

针对车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性的影响,运用有限元方法对其进行了动力响应分析。分析中将车辆通过时路面所承受的动荷载简化为落锤式弯沉仪(FWD)产生的动态冲击荷载,考虑了路面的实际结构体系以及车速、洞径、埋深和偏移距离等主要因素的影响。找出了临界洞室埋深随洞径和偏移距离变化的规律,并确定出了路基下伏暗穴治理范围,同时对动、静荷载效应进行了对比分析。结果表明:在实际计算中,可以将静载乘以某一“放大系数”作为计算荷载进行拟静力分析。     

高地下水位条件下低路堤路基性能状态演化研究

通过水准仪观测以及传感器监测等方法对高水位条件下低路堤路基的湿度、土压力及沉降进行监测。结果表明,土体湿度、土压力及沉降受周围环境、气候条件及周边土体影响,平衡时湿度接近30约为30%,5个月后土压力趋于稳定,土压力值约为22.7 kPa,8个月后路基沉降趋于稳定,沉降值约为8.34 mm。低路堤路基技术在应用时应做好隔水措施。     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。     

用于道路几何线形质量评价的仿真模型和动力学指标

以路线-驾驶者-车辆仿真系统为手段，模拟了车辆在路线上的运行情况。找出了车辆在危险位置有异常表现的运动学和动力学响应，研究这些响应沿路线上的变化过程，最后得到了能够准确描述行车安全性的指标，一类是评价几何线形是否满足汽车行驶动力学要求的指标，另一类是衡量路线宜人性的指标。运用这些指标，根据车辆在路线上的运行结果，能对处于设计阶段的路线设计质量做出有效的评价。以四川省某2级公路为应用实例，结果表明运用该方案能有效的识别出几何线形的设计缺陷。