淺析交通荷載下軟土路基的動(dòng)力響應(yīng)分析

1、淺析交通荷載下軟土路基的動(dòng)力響應(yīng)分析淺析交通荷載下軟土路基的動(dòng)力響應(yīng)分析摘要：摘要：本文以某雙軟土路基為研究對(duì)象通過(guò)有限元計(jì)算軟件建立了有限元模型，研究在列車(chē)荷載作用下軟土路基的動(dòng)力反應(yīng)，以及在地鐵列車(chē)振動(dòng)荷載作用下軟土路基結(jié)構(gòu)的應(yīng)力相比于靜力作用下的變化規(guī)律以及各種動(dòng)載作用下的軟土路基的反應(yīng)，并得出了相應(yīng)的結(jié)論。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：列車(chē)荷載軟土路基動(dòng)力響應(yīng)分析高速公路的建設(shè)和使用，為汽車(chē)快速、高效、安全、舒適地運(yùn)行提供了良好的條件，標(biāo)志著

2、世界公路運(yùn)輸事業(yè)和科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。隨著世界經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，車(chē)流量、行車(chē)速度和載重量的不斷增加，交通荷載對(duì)路基路面的受力變形特性的影響也越來(lái)越大，車(chē)輛與道路相互作用的動(dòng)力學(xué)研究已發(fā)展成一個(gè)新的科學(xué)分支。路基路面設(shè)計(jì)理論由過(guò)去的靜態(tài)體系發(fā)展為動(dòng)態(tài)體系己成為必然趨勢(shì)。在這種大背景下，研究交通荷載作用下風(fēng)積沙路基的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文將以中鐵國(guó)際川鐵公司尼日利亞分公司在尼日利亞卡諾州中標(biāo)的公

3、路改造擴(kuò)展項(xiàng)目為項(xiàng)目背景，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，利用有限元軟件ASGTS建立數(shù)值分析模型，施加車(chē)輛荷載，研究動(dòng)力作用下路基的動(dòng)力響應(yīng)。1、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析方法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析方法瞬態(tài)動(dòng)力分析亦稱(chēng)時(shí)間歷程分析，是用于確定承受任意隨時(shí)間變化荷載的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的一種方法?？梢杂盟矐B(tài)動(dòng)力分析確定結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)荷載、瞬態(tài)動(dòng)荷載和簡(jiǎn)諧荷載的隨意組合作用下隨時(shí)間變化的位移、應(yīng)變、應(yīng)力及內(nèi)力，其基本方程如下。道路結(jié)構(gòu)其實(shí)是一個(gè)非常復(fù)雜的體系，它由很多土層構(gòu)成，不同

4、土層又有不同的參數(shù)和物理性質(zhì)，其對(duì)動(dòng)荷載的響應(yīng)除了與本身性質(zhì)有關(guān)之外，還與交通荷載作用的特點(diǎn)和方式有很大關(guān)系。在實(shí)際分析中，無(wú)論是什么類(lèi)型的道路結(jié)構(gòu)或是荷載作用。其中：為質(zhì)量矩陣；為阻尼矩陣；為剛度矩陣；為節(jié)點(diǎn)加速度向量；為節(jié)點(diǎn)速度向量；為節(jié)點(diǎn)位移向量；為隨時(shí)間變化的荷載函數(shù)。界。3、靜力計(jì)算、靜力計(jì)算通過(guò)求解體系的靜應(yīng)力可以找出襯砌上的危險(xiǎn)點(diǎn)，應(yīng)力可以說(shuō)明哪些點(diǎn)屬于危險(xiǎn)點(diǎn)，繪出該雙層軟土路基的應(yīng)力，結(jié)合混凝土抗壓性能遠(yuǎn)高于抗拉性能，可

5、以看出單元1149(拱頂處)、1169（下洞邊墻和仰拱連接處）、1178（仰拱中間位置）屬于危險(xiǎn)單元，考慮到應(yīng)力集中，選取上洞邊墻和中隔板的相交單元1161也做為危險(xiǎn)單元，從這些單元中選取具有代表性的節(jié)點(diǎn)1235（單元1149內(nèi)側(cè)）、節(jié)點(diǎn)1244（單元1161內(nèi)側(cè)）、節(jié)點(diǎn)1249（單元1169內(nèi)側(cè)）、節(jié)點(diǎn)1266（單元1178內(nèi)側(cè)）來(lái)計(jì)算并進(jìn)行比較。局部部位受拉應(yīng)力略超出混凝土的抗拉強(qiáng)度，可以通過(guò)適當(dāng)配置鋼筋來(lái)保證混凝土不被拉壞。動(dòng)力穩(wěn)

6、定性的判別準(zhǔn)則可通過(guò)穩(wěn)定分析中各參數(shù)的變化特征建立，也可通過(guò)觀察動(dòng)力平衡路徑曲線的特性來(lái)判斷：采用不同的動(dòng)力穩(wěn)定性數(shù)值分析方法和不同的參數(shù)來(lái)自動(dòng)控制荷載增量步長(zhǎng)及其符號(hào)改變，因此，可相應(yīng)地建立不同的參數(shù)判定準(zhǔn)則。本文研究中嘗試采用了BR準(zhǔn)則作為結(jié)構(gòu)動(dòng)力失穩(wěn)的判別準(zhǔn)則，BR準(zhǔn)則（又稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)方程法）要求計(jì)算不同荷載水平作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，從而獲得相對(duì)于不同荷載參數(shù)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)最大值，如果在某一荷載下，荷載的微小增量導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)響應(yīng)的顯著增長(zhǎng)，

7、則稱(chēng)此時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生動(dòng)力失穩(wěn)，該荷載即被認(rèn)為是該結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性臨界荷載。以逐步加大的荷載幅值作為參數(shù)，對(duì)應(yīng)每一荷載幅值做一次動(dòng)力沖擊分析，記錄結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特征響應(yīng)，然后繪制荷載幅值與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征響應(yīng)之間的關(guān)系曲線：通過(guò)該曲線可全面了解結(jié)構(gòu)隨荷載幅值增大其動(dòng)力性狀不斷變化乃至失穩(wěn)的全過(guò)程，結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定性的臨界荷載也能以這一全過(guò)程曲線為基礎(chǔ)來(lái)確定。從實(shí)用的角度來(lái)看，可以用逐步逼近的方法來(lái)求得這一臨界荷載。計(jì)算上述全過(guò)程曲線時(shí)，在接近臨界荷載處通