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行车荷载作用下路面结构动位移响应分析

张献民 孔伟斌 刘小兰

张献民, 孔伟斌, 刘小兰. 行车荷载作用下路面结构动位移响应分析[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 357-363. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170137
引用本文: 张献民, 孔伟斌, 刘小兰. 行车荷载作用下路面结构动位移响应分析[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 357-363. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170137
ZHANG Xianmin, KONG Weibin, LIU Xiaolan. Dynamic Displacement Response of Pavement Structure under Moving Vehicle Load[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 357-363. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170137
Citation: ZHANG Xianmin, KONG Weibin, LIU Xiaolan. Dynamic Displacement Response of Pavement Structure under Moving Vehicle Load[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 357-363. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170137

行车荷载作用下路面结构动位移响应分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170137
详细信息
    作者简介:

    张献民(1959—),男,教授,博士生导师,研究方向为岩土工程与结构无损检测等,E-mail:cauczxm@126.com

  • 中图分类号: U416

Dynamic Displacement Response of Pavement Structure under Moving Vehicle Load

  • 摘要: 为研究行车荷载作用下路面结构动位移响应规律,基于弹性层状体系理论建立路面结构有限元模型,将车辆随机动荷载作用在有限元模型上,通过改变路面结构层厚度与模量,研究了路面结构测试区竖向动位移变化规律,建立了测试区动位移峰值与路面结构层参数的数学模型,进一步揭示了路面结构动态响应问题. 计算结果表明:路面结构测试区动位移峰值随土基模量的增大而减少;土基模量对测试区动位移峰值影响最为敏感,两者的数学模型近似呈对数关系,测试区动位移峰与面层厚度和基层厚度近似呈线性关系,与底基层厚度近似呈对数关系;不同的面层模量、基层模量和底基层模量对应的测试区动位移曲线几乎重合,因此不是影响测试区动位移的主要影响因素. 研究结果为路面承载力检测提供了依据.

     

  • 图 1  B级路面平整度曲线

    Figure 1.  Class B road surface roughness curve

    图 2  B级路面激励下不同速度下的动载系数

    Figure 2.  Dynamic Load Coefficient at Different Speeds under B-type Pavement Excitation

    图 3  土基动静模量关系

    Figure 3.  Soil-based dynamic and static modulus diagram

    图 4  动态模量随加载频率的变化

    Figure 4.  The dynamic modulus varies with the loading frequency

    图 5  有无车辆前轴动位移对比

    Figure 5.  Whether the vehicle front axle displacement comparison chart

    图 6  路面结构纵断面竖向动位移曲线

    Figure 6.  Vertical Displacement Curve of Profile Structure Profile

    图 7  路面结构动态测试区域示意

    Figure 7.  Schematic diagram of dynamic test area of pavement structure

    图 8  不同土基模量的动位移曲线

    Figure 8.  Dynamic displacement curves of different soil

    图 9  不同路面结构层厚度动位移曲线

    Figure 9.  Dynamic displacement curve of layer thickness of different pavement structures

    表  1  车辆系统参数

    Table  1.   Vehicle system parameters

    参数取值
    悬挂质量ms/Kg4 450
    非悬挂质量mt/Kg550
    悬架刚度系数ks/(N•m−1106
    悬架阻尼系数cs/(N•s•m−115 000
    轮胎刚度系数kt/(N•m−11 750 000
    轮胎阻尼系数ct/(N•s•m−12 000
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    表  2  路面结构层参数

    Table  2.   Pavement structure and material parameters

    结构层厚度/m动模量/
    MPa
    泊松比密度/
    (Kg•m−3
    阻尼比
    面层0.183 000~5 0000.302 4000.05
    基层0.363 500~5 5000.252 2000.05
    底基层0.202 000~4 0000.301 6000.05
    土基10.26 60~1400.401 9000.05
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    表  3  不同速度时动位移峰值与土基模量的关系

    Table  3.   Relationship between the peak value of dynamic displacement and soil modulus at different speeds

    速度/(m•s−1回归公式相关系数R2
    15S = 147.44ln E0 − 852.010.976 5
    20S = 106.23ln E0 − 638.090.967 9
    25S = 71.69ln E0 − 478.950.985 4
    30S = 53.24ln E0 − 367.440.993 7
    35S = 37.81ln E0 − 304.650.993 6
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-28
  • 修回日期:  2018-08-03
  • 网络出版日期:  2020-01-07
  • 刊出日期:  2020-04-01

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