重载车辆作用下半刚性沥青路面动态响应分析

【摘要】：目前我国公路沥青路面设计规范均以弹性层状连续体系理论为基础，采用车轮间隙中心处路表弯沉值和面层及基层层底拉应力作为控制指标，采用双圆均布垂直荷载模式和BZZ—100标准荷载计算路面结构厚度。但是，随着车速的提高和车辆载重的增加，使得沥青路面在车辆超速、超载作用下产生车辙、开裂等破坏的现象十分严重。因此，研究重载车辆作用下半刚性沥青路面动力响应具有十分重要的意义。 本文在参考高速公路运行车辆车型、载重量、胎压等特点的基础上，建立了六自由度重载车辆动力模型。分析了路面等级、车辆行驶速度、车辆载重量对动载系数的影响。计算了轮胎垂向力、纵向力和侧向力的大小，并且根据路面所受的轮胎力与车轮所受到的轮胎力互为作用力与反作用力的关系确定了路面所受的三向轮胎力。为研究重载车辆作用下沥青路面动力响应奠定了基础。 最后基于层状弹性体系的基本假设，利用ABAQUS有限元软件建立了三维沥青路面模型。通过设置load模块中的Surface traction实现轮胎纵向力和侧向力的施加，采用Dynamic，Explicit动力显示分析方法，计算在重载车辆作用下半刚性沥青路面结构的动力响应。分析了沥青路面各层垂向位移、应力、应变的变化规律，同时也分析了不同车速、不同轴载对路面结构动力特性规律的影响。 分析结果表明随着载重的增加，路面结构各层的位移、应力、应变均呈现一定的线性增加，而随着车速的增加，路面结构的位移、应力、应变均呈现一定的减小，但其波动性则呈增大的趋势。