基于车辆和道路结构耦合振动的道路振动频率研究

发布时间：2017-12-05 12:20

  本文关键词：基于车辆和道路结构耦合振动的道路振动频率研究

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【摘要】：现有的水泥混凝土路面设计规范没有考虑车辆——道路耦合振动对路面破坏的影响。经调查研究,在破坏模式中,除了由于路基塑性变形、水害唧泥造成的板底脱空和抗折疲劳以外,还存在另一种破坏模式即由路面不平度激励造成的冲击振动破坏。目前对路面不平度等级的评价粗略且没有量化标准;车辆荷载作用下路面自由振动频率特性研究不够深入。鉴于此,采用理论分析和有限元模拟相结合的方法建立了路面不平度等级评价指标并将其量化分析,指出当路面不平度等级低于C级时,此时由路面不平整引起的较剧烈的车路振动,正是影响行车舒适度和造成路面破坏的重要原因;通过建立车辆——道路耦合振动有限元模型,分析路面不平度等级、车速、道路结构层参数对路面振动响应的影响规律,总结出通过优化路面自身结构参数降低路面振动幅值的技术途径以及一种基于路面振动频率计算土基动模量的方法;并对有代表性的水泥混凝土路面进行现场振动试验,验证了面层厚度和模量,板底接触形式和速度对路面振动响应的影响规律。研究成果对长寿命路面设计、路面使用性能测试和评价提供了新思路及参考。具体研究内容及结论如下:1、车辆随机荷载求解以及主频分析通过MATLAB软件求得符合实际的车辆随机荷载及车身振动加速度;并对车辆随机荷载进行功率谱密度分析,得到随机荷载主频;通过控制变量法,求得路面不平度,车速和车型对车辆荷载主频的影响规律。2、路面不平度等级评价指标的建立及量化分析针对我国路面不平度等级评价的粗略性和概括性,选择车身加速度均方根值、动载系数和跳车概率作为评价指标,定量地分析了各路面等级下评价指标的变化规律。计算出A~D级路面综合评价指标的具体数值。3、基于车辆——道路耦合振动系统的道路振动频率研究对具有代表性的水泥混凝土路面结构层参数开展了详细调查,确定了近些年国内路面结构设计参数变化范围;通过对路面施加车辆荷载的数值模拟,总结了面层、基层、土基参数以及路面不平度、车速对路面振动响应的影响规律。4、基于水泥混凝土路面振动频率的路基动模量计算方法提出一种通过测定车辆冲击荷载作用下路面振动频率计算路基动模量的新方法。针对路基工作实际测试需要,拟合了测试路基动模量的计算公式。5、水泥混凝土面层结构的振动响应试验研究基于水泥混凝土面层不同厚度、不同模量、面层与基层不同接触形式等,开展了汽车荷载下振动响应的系列试验研究,得出了相关试验规律。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.01

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本文编号：1254808