交通荷载作用下公路路基的动力有限元分析

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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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