足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著公路運輸量的日益增長和和大噸位車輛急劇增加，尤其是高等級公路交通的渠化運行，相當數(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)濟損失，為了研究路面的合理結(jié)構(gòu)及破壞機理，降低施工和維護成本，優(yōu)化道路性能指標，本文通過對加載車虛擬樣機動力學(xué)分析與運動學(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、和軸載對車輛動載荷的影響，設(shè)計制造了足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)能真實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。
　　 首先通過對足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)虛擬樣機運動學(xué)和動力學(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)果表明虛擬樣機運行狀態(tài)符合足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)運行要求，按照虛擬樣機進行實體制作足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)，能夠滿足系統(tǒng)要求；虛擬樣機在加載過程中，加載速度，

3、加速度等參數(shù)均有波動，而且加載輪到穩(wěn)定加載需要一定的過程。因此在實際加載中，要得到穩(wěn)定的加載，需一定時間的延時。單軸加載時，加載過渡過程時間約為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系統(tǒng)設(shè)計提供理論基礎(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、加載車運行速度和路面不平度對加載車動載荷的影響，建立了加載車動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加載

4、車對路面動載荷隨軸載的增加而呈比例增加，而隨胎壓幾乎不變；在動態(tài)加載模式下，單軸加載和雙軸加載時加載車對路面動載荷與軸載呈指數(shù)關(guān)系，與波長呈對數(shù)關(guān)系，與胎壓關(guān)系不大，與加載車運行速度近似呈指數(shù)關(guān)系；在利用足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)時，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)計了足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)踏面，設(shè)計的踏面形式使足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)在運行過程中，接觸點分布均勻，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)計了足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)。該試驗系統(tǒng)在交通部西部交通科技等項目的支持下對山東交通學(xué)院加速加載試驗中心試驗路段進行了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，表明該系統(tǒng)具有良好的可操作性、司維護性和較高的可靠性。
　　 最后借助足尺路面加速加載試驗系統(tǒng)，通過鋪筑具備動力響應(yīng)觀

6、測條件的柔性基層足尺直道試驗路，進行結(jié)構(gòu)模擬實驗。根據(jù)試驗結(jié)果構(gòu)建了路面動力響應(yīng)與車速、軸載的經(jīng)驗關(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)對路面結(jié)構(gòu)動力響應(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，呈現(xiàn)壓應(yīng)變狀態(tài)，且車輪離去時產(chǎn)生的壓應(yīng)變較車輪到來時產(chǎn)生的壓應(yīng)變明顯偏?。卉囕喌竭_時，呈現(xiàn)拉應(yīng)變狀態(tài)，拉應(yīng)變大于車輪到達前的壓應(yīng)變。在試驗溫度下，最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變和應(yīng)變幅值均隨