行驶中的车辆荷载波动及其对沥青路面结构设计的影响

摘要

目前设计寿命为15年的高速公路沥青路面，往往在通车后2~3年内就出现了不同程度的早期破坏现象。出现该困境的原因是车辆行驶于不平整的路面上，受路面激励的影响会产生随机振动，使部分路面受力增大，导致路面平整度下降，而路面平整度恶化又会加剧车辆振动，使路面受到更大的作用力，行驶中的车辆荷载与平整度之间的关系，大大加速了路面破坏。而我国现行沥青路面结构设计中各车型轴载为静态荷载，实际作用于路面上的车辆荷载具有一定的空间重复性和数值波动性。设计与实际的偏差使设计的路面无法达到使用年限。
　　从仿真路面高程入手，应用滤波白噪声法仿真出各个路面功率谱密度下的路面高程，并考虑路形影响，建立路面功率谱密度与国际平整度指数之间的关系。据此，仿真出各个平整度下的路面高程，经验证仿真路面高程正确有效。
　　将仿真路面高程作为考虑装载影响的双轴货车半车动力学模型的输入，选取适当的仿真路面长度和个数，计算得到各个平整度、车速和轴载下的路面各点行驶中的车辆荷载，并对比分析了双轴货车半车系统模态和行驶中的车辆荷载幅频特性。
　　对不同平整度、车速和轴载作用下的车辆荷载波动规律进行了分析，得到了车辆以不同车速和轴载行驶于同一路面时，行驶中的车辆荷载在路面同一位置具有空间可重复性的结论。还以行驶中的车辆荷载标准差作为代表值，得到了行驶中的车辆荷载各影响因素的规律和敏感性，其中平整度为首要影响因素，并确定了其分布特性和分布概率。
　　结合实例分析行驶中的车辆荷载对沥青路面结构设计的影响，具体包括对路面使用寿命、设计弯沉值、各层层底拉应力和沥青路面平整度养护标准的影响。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 仿真路面高程生成

2.1 路面高程时域模型构造

2.2 路面功率谱密度与国际平整度指数关系建立

2.3 本章小结

第3章 双轴货车行驶中的车辆荷载计算

3.1 双轴货车半车车辆模型建立

3.2 双轴货车行驶中的车辆荷载仿真

3.3 双轴货车半车系统模态分析

3.4 车辆荷载的幅频特性

3.5 本章小结

第4章 行驶中的车辆荷载规律分析

4.1路面空间位置规律分析

4.2影响因素分析

4.3行驶中的车辆荷载分布规律

4.4 本章小结

第5章 行驶中的车辆荷载对沥青路面结构设计的影响

5.1 高速公路沥青路面设计实例

5.2平整度衰变模型

5.3对路面结构设计的影响

5.4对平整度养护标准的影响

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢