本文關鍵詞：基于車輛和道路結構耦合振動的道路振動頻率研究

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【摘要】：現(xiàn)有的水泥混凝土路面設計規(guī)范沒有考慮車輛——道路耦合振動對路面破壞的影響。經(jīng)調查研究,在破壞模式中,除了由于路基塑性變形、水害唧泥造成的板底脫空和抗折疲勞以外,還存在另一種破壞模式即由路面不平度激勵造成的沖擊振動破壞。目前對路面不平度等級的評價粗略且沒有量化標準;車輛荷載作用下路面自由振動頻率特性研究不夠深入。鑒于此,采用理論分析和有限元模擬相結合的方法建立了路面不平度等級評價指標并將其量化分析,指出當路面不平度等級低于C級時,此時由路面不平整引起的較劇烈的車路振動,正是影響行車舒適度和造成路面破壞的重要原因;通過建立車輛——道路耦合振動有限元模型,分析路面不平度等級、車速、道路結構層參數(shù)對路面振動響應的影響規(guī)律,總結出通過優(yōu)化路面自身結構參數(shù)降低路面振動幅值的技術途徑以及一種基于路面振動頻率計算土基動模量的方法;并對有代表性的水泥混凝土路面進行現(xiàn)場振動試驗,驗證了面層厚度和模量,板底接觸形式和速度對路面振動響應的影響規(guī)律。研究成果對長壽命路面設計、路面使用性能測試和評價提供了新思路及參考。具體研究內容及結論如下:1、車輛隨機荷載求解以及主頻分析通過MATLAB軟件求得符合實際的車輛隨機荷載及車身振動加速度;并對車輛隨機荷載進行功率譜密度分析,得到隨機荷載主頻;通過控制變量法,求得路面不平度,車速和車型對車輛荷載主頻的影響規(guī)律。2、路面不平度等級評價指標的建立及量化分析針對我國路面不平度等級評價的粗略性和概括性,選擇車身加速度均方根值、動載系數(shù)和跳車概率作為評價指標,定量地分析了各路面等級下評價指標的變化規(guī)律。計算出A~D級路面綜合評價指標的具體數(shù)值。3、基于車輛——道路耦合振動系統(tǒng)的道路振動頻率研究對具有代表性的水泥混凝土路面結構層參數(shù)開展了詳細調查,確定了近些年國內路面結構設計參數(shù)變化范圍;通過對路面施加車輛荷載的數(shù)值模擬,總結了面層、基層、土基參數(shù)以及路面不平度、車速對路面振動響應的影響規(guī)律。4、基于水泥混凝土路面振動頻率的路基動模量計算方法提出一種通過測定車輛沖擊荷載作用下路面振動頻率計算路基動模量的新方法。針對路基工作實際測試需要,擬合了測試路基動模量的計算公式。5、水泥混凝土面層結構的振動響應試驗研究基于水泥混凝土面層不同厚度、不同模量、面層與基層不同接觸形式等,開展了汽車荷載下振動響應的系列試驗研究,得出了相關試驗規(guī)律。
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U416.01

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