车辆动荷载与沥青路面不平整耦合作用研究

摘要

路面平整度在自然因素及行车荷载的作用下，特别是在行车动荷载的作用下将出现衰减，即路面平整度变差。汽车行驶在不平整的路面上，车轮将对路面产生附加的动荷载，这种动荷载将加速路面平整度的衰减，而路面平整度的变差又将使得车轮对路面产生的附加动荷载增加。因此路面不平整度与汽车动荷载之间存在耦合作用。 本文根据高速公路路面平整度的实测结果，建立了路面的不平整模型，以正弦曲线模拟路面表面。以载重车为例，建立了四自由度的车辆振动模型。以上述模型为基础分析了在不同路面模型(波长、振幅不同)上车辆以不同速度行驶，左右车轮所受到的激励不同时的车辆动荷载。分析了不同条件下车辆动荷载沿路线纵向的分布。发现在给定波长时，动荷载与振幅成正比，在路面波长接近车辆自振频率下的波长时，最大动荷载迅速增加。左右车轮激励不同步在一般波长情况下使动荷载系数增大，但左右车轮激励同步将在路面的激励角频率等于车辆系统的固有角频率时使得共振作用的影响更明显，在共振时会产生更大的动荷载。本文的分析结果指出，在路面上行驶的车辆对路面可能产生很大的动荷载。最大动荷载系数可达到2以上。 按照壳牌永久变形预估理论计算了在动荷载作用下路面的永久变形，从而分析了路面平整度的变化，并与实测结果进行了对比。结果指出，本文的分析结果与路段的实测结果有较好的一致性，说明本文对动荷载的分析及路面平整度的变化计算是较为可靠的。 本文首次以考虑汽车侧倾因素的4自由度车辆振动模型分析行驶车辆的动荷载，使得分析精度大为提高。首次建立了路面平整度、动荷载与路面平整度变化之间的相关关系，并对路面平整度的变化做出了预估。 关于路面不平整程度与荷载之间关系的研究成果，不仅有学术理论价值，而且有一定的应用前景，将对沥青路面使用性能的评价方法及沥青路面的维修养护、技术开发提供一定的技术支持。

目录

文摘

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第一章 概述

第二章 车辆荷载振动理论

第三章 不平整路面模型分析

第四章 四自由度车辆模型

第五章 车辆动荷载分析

5.1车辆动荷载分析

5.2车辆动荷载计算

5.3最大动荷载系数影响因素分析

5.4动荷载沿路线纵向分布

第六章 车辆动荷载与路面不平整度耦合作用分析

第七章 主要结论

参考文献

附录A

附录B

作者攻读硕士学位期间公开发表的论文及参与完成的科研项目

致谢