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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

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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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 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 1B级路面平整度曲线

      Figure 1.Class B road surface roughness curve

      图 2B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/Kg 4 450
      非悬挂质量mt/Kg 550
      悬架刚度系数ks/(N•m−1 106
      悬架阻尼系数cs/(N•s•m−1 15 000
      轮胎刚度系数kt/(N•m−1 1 750 000
      轮胎阻尼系数ct/(N•s•m−1 2 000
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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 0.18 3 000~5 000 0.30 2 400 0.05
      基层 0.36 3 500~5 500 0.25 2 200 0.05
      底基层 0.20 2 000~4 000 0.30 1 600 0.05
      土基 10.26 60~140 0.40 1 900 0.05
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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
      15 S= 147.44lnE0− 852.01 0.976 5
      20 S= 106.23lnE0− 638.09 0.967 9
      25 S= 71.69lnE0− 478.95 0.985 4
      30 S= 53.24lnE0− 367.44 0.993 7
      35 S= 37.81lnE0− 304.65 0.993 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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