足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著公路運(yùn)輸量的日益增長(zhǎng)和和大噸位車輛急劇增加，尤其是高等級(jí)公路交通的渠化運(yùn)行，相當(dāng)數(shù)量高速公路在通車幾年后就發(fā)生如車轍、龜裂、波浪、坑洞等早期破壞，在重載交通條件下甚至3-5年左右即發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞，影響了路面的使用性能和壽命，又給公路建設(shè)事業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，為了研究路面的合理結(jié)構(gòu)及破壞機(jī)理，降低施工和維護(hù)成本，優(yōu)化道路性能指標(biāo)，本文通過對(duì)加載車虛擬樣機(jī)動(dòng)力學(xué)分析與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，研究了不同加載模式下路面不平度、速度、胎壓

2、和軸載對(duì)車輛動(dòng)載荷的影響，設(shè)計(jì)制造了足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)能真實(shí)模擬車輛在路面上行駛狀況，并通過可控軸載的快速加載方式加速道路損壞。
　　 首先通過對(duì)足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，得出了單雙軸作用下的速度、加速度、位移及力學(xué)變化。分析結(jié)果表明虛擬樣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)符合足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行要求，按照虛擬樣機(jī)進(jìn)行實(shí)體制作足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠滿足系統(tǒng)要求；虛擬樣機(jī)在加載過程中，加載速度，

3、加速度等參數(shù)均有波動(dòng)，而且加載輪到穩(wěn)定加載需要一定的過程。因此在實(shí)際加載中，要得到穩(wěn)定的加載，需一定時(shí)間的延時(shí)。單軸加載時(shí)，加載過渡過程時(shí)間約為1.05s，而雙軸加載過渡過程約為0.6s，為足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　 其次通過建立的足尺路面加速加載單雙軸加載模型，研究了軸載、胎壓、加載車運(yùn)行速度和路面不平度對(duì)加載車動(dòng)載荷的影響，建立了加載車動(dòng)載荷與各影響因素的函數(shù)關(guān)系。在靜態(tài)加載下，單軸加載和雙軸加載時(shí)加載

4、車對(duì)路面動(dòng)載荷隨軸載的增加而呈比例增加，而隨胎壓幾乎不變；在動(dòng)態(tài)加載模式下，單軸加載和雙軸加載時(shí)加載車對(duì)路面動(dòng)載荷與軸載呈指數(shù)關(guān)系，與波長(zhǎng)呈對(duì)數(shù)關(guān)系，與胎壓關(guān)系不大，與加載車運(yùn)行速度近似呈指數(shù)關(guān)系；在利用足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，采用雙軸加載模式的效率近似為單軸加載模式的1.5倍。
　　 再其次通過提出的基于接觸角反推法設(shè)計(jì)了足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)踏面，設(shè)計(jì)的踏面形式使足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，接觸點(diǎn)分布均勻，磨

5、耗小。
　　 然后利用雙軸八輪、橢圓形曲線加直線導(dǎo)軌、非接觸式橫移等眾多專利技術(shù)，自主開發(fā)設(shè)計(jì)了足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)。該試驗(yàn)系統(tǒng)在交通部西部交通科技等項(xiàng)目的支持下對(duì)山東交通學(xué)院加速加載試驗(yàn)中心試驗(yàn)路段進(jìn)行了870506次單軸(軸載180KN)加載和198562次雙軸(軸載360KN)加載的可靠性試驗(yàn)，表明該系統(tǒng)具有良好的可操作性、司維護(hù)性和較高的可靠性。
　　 最后借助足尺路面加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)，通過鋪筑具備動(dòng)力響應(yīng)觀

6、測(cè)條件的柔性基層足尺直道試驗(yàn)路，進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬實(shí)驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果構(gòu)建了路面動(dòng)力響應(yīng)與車速、軸載的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模型，分析了單軸和雙軸狀態(tài)下車速、軸載、胎壓等參數(shù)對(duì)路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。在行車荷載作用下，瀝青面層底部應(yīng)變響應(yīng)呈拉壓應(yīng)變交變狀態(tài)，車輪到來和離去時(shí)，呈現(xiàn)壓應(yīng)變狀態(tài)，且車輪離去時(shí)產(chǎn)生的壓應(yīng)變較車輪到來時(shí)產(chǎn)生的壓應(yīng)變明顯偏??；車輪到達(dá)時(shí)，呈現(xiàn)拉應(yīng)變狀態(tài)，拉應(yīng)變大于車輪到達(dá)前的壓應(yīng)變。在試驗(yàn)溫度下，最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變和應(yīng)變幅值均隨