城市道路路面结构静动力学理论

动、静荷载下不同沥青路面结构力学响应分析作者：何基雷罗资清傅松来源：《西部交通科技》2024年第03期作者简介：何基雷（1988—），工程师，主要从事道路工程、路面养护方面的研究工作。

为探究动、静荷载下沥青路面结构的应力响应，获取不同影响因素对路面的实际作用效果，文章利用ABAQUS软件构建了沥青路面结构应力响应模型，分析荷载形式、车辆轴载、行驶速度等因素对力学响应的影响。

研究表明：路面结构的应力应变与车辆轴载存在着一定的线性关系；相较于静荷载，动荷载在相同轴载下所产生的应力应变值较低，且存在最佳行驶速度使荷载对路面产生的力学响应最小。

由此证明，在道路使用时，控制车辆的行驶速度及车辆超载可减缓路面纵向位移及路表弯沉的产生，延长道路的使用寿命。

沥青路面结构；移动荷载；力学响应；使用寿命；应力应变U416.217A1906850引言随着我国机动车保有量及道路交通量的逐年上升，道路重载及超载现象的持续增长，使得已建道路在使用过程中暴露出使用寿命不足［1-2］，裂缝、坑槽、松散、剥落、车辙等病害出现频率较高的现象。

道路养护时运营成本增加，而且还影响了交通事业的发展［3］。

因此，为更好地了解路面结构在不同因素下的力学响应，需探究不同影响因素对路面的力学响应。

国内外专家学者针对沥青路面的应力响应从多方面展开了研究。

Assogba、Hu、李江等［4-6］通过建立三维有限元模型，研究了车辆速度、车辆超载对沥青路面的影响，证明较低车速会引起结构受载时间增加，扩大了载荷的冲击效应。

严战友、Ogoubi等［7-12］通过建立车辆模型和有限元道路模型，证明路面结构的动态应变应力峰值受分析点位、行車速度、沥青层厚度、车轴荷载、制动工况和道路粗糙度等因素的影响。

Liu［13］通过提出了一种将全尺度加速路面试验（accelerated pavement test，APT）、室内试验和有限元（finite element，FE）模拟相结合的方法，分析了车轮范围、温度及轴重对于沥青路面的动态响应。

交通荷载作用下公路结构动力响应及路基动强度设计方法研究一、本文概述随着交通运输业的快速发展，公路交通荷载日益增大，对公路结构的动力响应和路基动强度设计提出了更高的要求。

本文旨在深入研究交通荷载作用下公路结构的动力响应特性，探索路基动强度的设计方法，为公路工程的安全、稳定和耐久性提供科学依据。

本文首先将对公路结构在交通荷载作用下的动力响应进行系统的理论分析和实验研究。

通过建立动力学模型，分析不同交通荷载下公路结构的振动特性、应力分布和变形规律，揭示交通荷载对公路结构的影响机制。

同时，结合实际工程案例，开展现场测试和数据分析，验证理论模型的准确性和实用性。

在此基础上，本文将重点研究路基动强度的设计方法。

通过分析路基材料的动力特性、应力波传播规律以及路基与路面的相互作用机制，建立路基动强度设计的理论体系。

同时，结合工程实际，提出针对不同交通荷载和地质条件的路基动强度设计方法和优化措施，为公路工程设计提供指导。

本文的研究成果将有助于提高公路结构的动力性能和安全性，促进交通运输业的可持续发展。

同时，本文的研究方法和成果也可为其他类似工程领域提供借鉴和参考。

二、交通荷载的特性与分类在公路结构设计与维护中，了解和掌握交通荷载的特性与分类至关重要。

交通荷载主要包括静态荷载和动态荷载两大类。

静态荷载主要由公路上的固定设施如路牌、护栏等产生，而动态荷载则主要由行驶中的车辆产生。

动态荷载是公路结构设计中需要特别关注的部分，其特性主要表现为荷载的大小、频率和持续时间的变化。

车辆类型、行驶速度、车辆载重、路面状况等因素都会对动态荷载的特性产生影响。

例如，重型货车产生的动态荷载明显大于轻型车辆，而高速行驶的车辆产生的动态荷载频率也会相应提高。

车辆荷载：这是最常见的交通荷载类型，主要由行驶中的车辆产生。

车辆荷载的大小和特性与车辆类型、载重、行驶速度等因素密切相关。

人群荷载：在公路两侧的人行道、桥梁等地方，人群的活动也会产生一定的荷载。

车辆静荷载作用下沥青路面力学响应分析发表时间：2019-05-22T16:56:02.993Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：林井权[导读] 半刚性基层沥青路面是现在沥青路面的主要形式之一。

我国现行路面设计方法采用竖向静荷载下弹性多层体系理论，本文采用Ansys10.0建立静载模型的形式，来探讨在竖向静载作用下路面的受力变形特性。

核工业西南勘察设计研究院有限公司摘要：半刚性基层沥青路面是现在沥青路面的主要形式之一。

我国现行路面设计方法采用竖向静荷载下弹性多层体系理论，本文采用Ansys10.0建立静载模型的形式，来探讨在竖向静载作用下路面的受力变形特性。

结论表明：路面结构的变形主要由上面层承担，其余各层竖向位移较小。

底基层层底为该类结构最不利受力层位。

摘要：刚性基层，静载，有限元Analysis of Asphalt Pavement Response under Static LoadingNUCLEAR INDUSTRY SOUTHWEST SURVEY&DESIGN INSTITUTE CO., LTD LIN Jing-quan Abstract:Semi-rigid asphalt pavement is one of the main structure forms of asphalt pavement at present. Nowadays layered elastic theory with vertical dead load applied to elastic multi-layer system is used. The large-scale finite element analysis software Ansys10.0 is used to build the static load pavement model, in order to discuss the stress of the pavement under vertical static load characteristics. The results showed that: Deformation of the pavement structure is mainly composed of upper slab that the rest of the each layer of the vertical displacement is smaller. The bottom of subgrade is the largest stress location.Key words: semi-rigid base; vertical static load; finite element引言：随着我国国民经济的迅速发展，公路修建里程也在不断增加，加之车辆的不断增多，路面因行车荷载的作用而引起的破坏已是路面破坏的主要形式之一。

第六章路面结构的力学分析1.引言路面结构是指在路面上铺设的各种材料和层次，用来承受车辆荷载和环境荷载，并提供平稳、安全的行车路面。

路面结构的力学分析是研究路面结构在荷载作用下产生的应力和变形，以及结构的强度和稳定性。

2.车辆荷载车辆荷载是指行驶在路面上的车辆对路面产生的力和压力。

车辆荷载可包括静载荷和动载荷。

静载荷是指车辆停在路面上时对路面的作用力，动载荷是指车辆行驶时对路面的作用力。

车辆荷载可以通过车辆轴重、车辆类型、车速等参数来计算。

3.路面材料的特性路面材料的特性包括强度、刚度、抗裂性、耐久性等。

强度是指材料抵抗破坏的能力，刚度是指材料对应力的响应程度，抗裂性是指材料抵抗裂缝的能力，耐久性是指材料抵抗气候和环境影响的能力。

路面材料的选择应考虑车辆荷载、气候条件和交通流量等因素。

4.路面结构的力学模型路面结构的力学模型可分为弹性模型和塑性模型。

在弹性模型中，路面结构被假设为弹性体，能够在荷载作用下产生弹性变形，但不会导致结构破坏。

弹性模型的分析可通过有限元法等数值方法进行。

在塑性模型中，路面结构被假设为塑性体，能够在荷载作用下产生塑性变形，可能导致结构破坏。

塑性模型的分析可通过弹塑性理论和强度理论等方法进行。

5.路面结构的承载力路面结构的承载力是指其能够承受的最大荷载。

路面结构的承载力分析可通过确定路面结构的应力和变形，并比较其与材料的强度和变形能力。

当路面结构的应力超过材料的强度或变形超过材料的变形能力时，路面结构可能产生破坏。

6.路面结构的稳定性路面结构的稳定性是指其在荷载作用下保持平稳和不发生破坏的能力。

路面结构的稳定性分析可通过确定路面结构的变形和结构的弯曲、剪切和压实情况，以及土壤的支撑条件。

7.实例分析以城市道路的路面结构为例进行实例分析。

首先，通过调查和测量确定车辆荷载、路面材料和路面结构的参数。

然后，进行路面结构的力学分析，计算路面结构的应力和变形。

最后，比较计算结果与路面材料的强度和变形能力，评估路面结构的承载力和稳定性。

路面结构的力学分析路面结构力学分析是指对路面结构进行力学研究，包括路面结构的受力分析、变形分析、稳定性分析等，以评估路面结构的耐久性、安全性和性能是否符合规范要求，为路面工程设计和施工提供科学依据。

静力分析是指在路面所受到的静态荷载作用下，通过解析或数值计算方法求解路面结构的内力、应力和变形。

其基本假设是路面是一个均匀连续的弹性体，其材料力学性质服从线弹性理论。

通过力学原理和边界条件，可以建立路面结构的受力方程，采用解析或数值方法求解。

静力分析可以确定路面结构的强度和稳定性，为路面结构的设计提供理论依据。

动力分析是指在路面所受到的动态荷载作用下，研究路面结构的振动特性和动态响应。

动力分析考虑路面结构的固有振动频率、模态形态、动态力学性能等，以预测路面结构的动态响应和疲劳性能。

动力分析通常采用有限元法或响应谱法，根据实际荷载作用和路面结构的频率特性进行动力计算，从而评估路面结构的抗震、抗风、舒适性等性能。

路面结构的变形分析是指研究路面所受到荷载作用下的变形情况，包括垂直变形、平面位移和横向变形等。

变形分析可以评估路面结构的变形性能和稳定性，为路面结构设计提供变形控制和稳定性评价的依据。

变形分析通常采用非线性有限元法，考虑路面材料的非线性弹性和破坏性能，以及荷载作用的时间依赖性，对路面结构的变形进行计算和分析。

路面结构的稳定性分析是指研究路面所受到负荷作用下的稳定性和破坏机制。

它包括静态稳定性分析和动态稳定性分析。

静态稳定性分析用于评估路面结构在静态荷载作用下的稳定性，主要考虑路面材料的强度、受力形式和变形特征等因素。

动态稳定性分析用于评估路面结构在动态荷载作用下的稳定性，主要考虑路面结构的固有振动频率、模态形态和动态响应等因素。

综上所述，路面结构的力学分析是为了确定路面结构的受力、变形、稳定性和动态响应等性能，并为路面工程的设计和施工提供科学依据。

它涉及静力分析、动力分析、变形分析和稳定性分析等多个方面，需要采用合适的理论模型和计算方法进行研究。

车辆与路面相互作用下路面结构动力学研究一、本文概述随着交通运输业的快速发展，车辆与路面之间的相互作用对路面结构的影响日益显著。

车辆与路面的动力学相互作用不仅关系到路面的使用寿命，更直接关系到行车安全和舒适性。

对车辆与路面相互作用下的路面结构动力学进行深入研究，具有重要的理论价值和现实意义。

本文旨在探讨车辆与路面相互作用下的路面结构动力学问题。

我们将对车辆与路面相互作用的基本原理进行阐述，包括车辆的运动特性、路面的力学特性以及两者之间的相互作用机制。

在此基础上，我们将对路面结构的动力学模型进行分析，包括路面的振动特性、应力分布以及损伤演化等方面。

我们将结合具体案例，对车辆与路面相互作用下的路面结构动力学进行实证研究，以期为路面的设计、施工和维护提供科学依据。

通过本文的研究，我们期望能够深化对车辆与路面相互作用下路面结构动力学的认识，为路面的优化设计和长期维护提供理论支持。

我们也希望通过本文的研究，能够为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示，共同推动交通运输工程领域的发展。

二、车辆与路面相互作用的基本理论车辆与路面的相互作用是一个复杂的动力学问题，涉及多个物理和工程学科的知识。

这种相互作用不仅影响车辆的运行性能，也直接关系到路面的使用寿命和安全性。

深入理解这种相互作用的基本理论，对于优化车辆设计、提高路面质量以及确保交通安全具有重要意义。

车辆与路面的相互作用主要体现在轮胎与路面的接触上。

轮胎作为车辆与路面之间的唯一连接点，其力学行为直接影响到车辆的行驶稳定性和舒适性。

轮胎与路面的接触压力、摩擦力以及由此产生的轮胎变形，都是车辆动力学分析中的重要参数。

路面的结构特性对车辆动力学行为有重要影响。

路面的平整度、弹性模量、阻尼比等参数，都会直接影响车辆行驶过程中的振动和冲击。

例如，路面的不平整会导致车辆产生颠簸，进而影响车辆的操控性和乘坐舒适性。

车辆与路面的相互作用还受到多种外部因素的影响，如气候条件、交通流量、车辆速度等。