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交通荷载作用下公路路基的动力有限元分析

陈华  
【摘要】:现代化公路运输,不仅要求道路能全天候通行车辆,而且要求车辆能以一定的 速度,安全、舒适、经济的在道路上运行,这就对公路建设提出了更高的要求。 现行路面、路基设计方法采用竖向静载作用下弹性多层体系的理论模型,与实 际情况有出入。对于实际道路上行驶的车辆,由于路面不平整而产生振动,其对路 面、路基的作用随时间和路表特性而变化,是一个典型的动力荷载。随着我国经济 建设和交通运输事业的发展,车流量、行车速度和载重量不断增加,交通荷载对路 面、路基受力变形特性的影响也越来越大。因此,路面、路基设计理论由静态体系 发展为动态体系已成为必然趋势。本文就交通荷载作用下的公路路基动力响应问题 进行了研究。 本文用一种简单的,能反映周期特点和几何不平顺的类似激振形式的力来近似 模拟汽车荷载。将沥青面层和基层视为线弹性材料,土基视为弹塑性材料,在此基 础上建立了计算模型,并用MATLAB语言编制了弹塑性动力有限元程序。通过非线 性数值分析,探讨了公路路基中动应力和加速度的衰减规律;行车速度、基层刚度、 路面不平顺、车辆载重对路基动应力的影响,以及交通荷载引起的路基沉降和永久 变形问题。通过这些分析得出了几个结论,对公路建设工程中的设计、施工和管理 工作具有一定的指导意义。


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