行车荷载作用下路面承载力动态测试技术研究
本文关键词: 路面承载力 有限元 动态测试 结构强度 无损检测 出处:《中国民航大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:公路作为交通运输中最重要的基础设施,其健康状况的好坏直接影响车辆的正常通行。目前针对路面承载力检测主要是利用贝克曼梁、自动弯沉仪和落锤式弯沉仪。贝克曼梁测得的是路面静态弯沉,不能反映路面结构真实的工作状态,而且测试效率低下;自动弯沉仪设备昂贵,且测试结果的准确性还有待商榷;落锤式弯沉仪(FWD)是通过对路面施加动载来模拟行车单轮荷载,采用模拟加载的方式对路面承载力进行检测,不能够代表真实的行车荷载,而且是停车采样,在测试过程中存在一定的安全隐患。因此,如何能够科学、有效的对路面承载力进行检测,一直是公路管理部门有待解决的一个技术难题。本文在国家超级计算机天津中心(NSCC)以及安世亚太公司的大力支持下,通过大量有限元仿真模拟与理论分析,提出在车辆正常通行条件下对路面承载力进行动态测试的理论与技术途径。具体的研究工作和主要内容如下:1、由于路面不平整度等因素的影响,使车辆在正常通行情况下,对路面产生动态随机力,根据车路耦合振动微分方程,结合车辆模型参数,建立了车辆正常通行过程中对路面动力作用分析模型。2、基于大型有限元软件ANSYS建立了路面结构三维有限元模型,利用解析解对有限元模型精度进行了验证。根据行车荷载作用下路面结构的振动特性,对动态模量在路面评价中的应用思想进行了研究,并对现场传感器的布置给出了建议。3、通过大量的有限元模拟计算,采用控制变量法,分析了不同结构层参数对测试区动位移及动应变的影响规律,确定了路面结构强度反演过程中的关键控制参数,并建立了测试区动位移及动应变峰值与主要影响因素之间的数学模型,为路面承载力程序化计算提供了依据。4、在车辆正常通行条件下对路面承载力进行无损检测,这是一套全新的技术检测方法,采用该方法对河北省邢台市国道107线进行了检测,并取得了很好的效果,验证了检测手段及理论的可行性。
[Abstract]:As the most important infrastructure in transportation, the health of highway directly affects the normal passage of vehicles. At present, Beckman beam is mainly used to detect the bearing capacity of road surface. Automatic deflectometer and drop weight deflectometer. Beckman beam can not reflect the real working state of pavement structure, and the testing efficiency is low. The automatic deflectometer is expensive and the accuracy of the test results is still open to question. FWD (drop weight deflectometer) is used to simulate the single wheel load by applying dynamic load to the road surface, and the loading method is used to test the bearing capacity of the road surface, which can not represent the real driving load. And parking sampling, there are certain safety risks in the testing process. Therefore, how to scientifically and effectively test the road bearing capacity. It has always been a technical problem to be solved by highway management department. This paper is supported by National Supercomputer Tianjin Center (NSCCC) and Anshi Asia Pacific Company. Through a large number of finite element simulation and theoretical analysis, the paper puts forward the theoretical and technical approach for dynamic testing of pavement bearing capacity under normal traffic conditions. The specific research work and main contents are as follows: 1. Due to the influence of road roughness and other factors, the vehicle produces dynamic random force on the road surface under normal traffic conditions, according to the vehicle-road coupling vibration differential equation, combined with the vehicle model parameters. The dynamic analysis model of road surface is established. 2. Based on the large-scale finite element software ANSYS, the three-dimensional finite element model of pavement structure is established. The accuracy of finite element model is verified by analytical solution. According to the vibration characteristics of pavement structure under traffic load, the application of dynamic modulus in pavement evaluation is studied. It also gives the suggestion of sensor layout on the spot. Through a lot of finite element simulation calculation and control variable method, the influence law of different structure layer parameters on dynamic displacement and dynamic strain in test area is analyzed. The key control parameters in the process of strength inversion of pavement structure are determined, and the mathematical model between the dynamic displacement and the peak value of dynamic strain in the test area and the main influencing factors is established. It provides a basis for the programmed calculation of the pavement bearing capacity. It is a new set of technical testing method to carry out the nondestructive testing of the pavement bearing capacity under the normal traffic conditions of the vehicle. The method is used to detect the 107 National Road in Xingtai City, Hebei Province, and good results are obtained. The feasibility of the detection method and theory is verified.
【学位授予单位】:中国民航大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U418.6
【参考文献】
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,本文编号:1486772
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