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路桥过渡段差异沉降与动力响应研究

作　者: 王崇涛
导　师: 王秉纲
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 路桥过渡段差异沉降控制标准人体舒适性行车安全性动力响应动荷载系数动载修正系数
分类号: U441
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 257次
引　用: 2次
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内容摘要

路桥过渡段差异沉降的存在会降低道路的行车速度,同时也直接影响行车的舒适性与安全性,成为影响道路正常运营的关键技术难题之一。论文对路桥过渡段的差异沉降及其动力响应进行系统分析,分别基于行车舒适性和安全性提出路桥过渡段差异沉降的控制标准,并对路桥过渡段路面结构的动力响应进行分析,从而为及时提出路桥过渡段的养护维修对策,并为合理设计路桥过渡段路面结构提供理论依据。论文采用最大沉降量与最大纵坡变化值作为路桥过渡段差异沉降的控制指标,以人体承受振动的瞬时加权加速度均方根值作为舒适性评价指标。通过采用问卷调查与压电式加速度传感器测量相结合的方式,分别从主观与客观两方面评价车辆通过路桥过渡段时的人体舒适性。回归得出小轿车座椅加权加速度均方根值与路桥过渡段最大沉降量和最大纵坡变化值的相关关系,以小轿车为测试评价车型,基于人体感觉“有些不舒适”提出路桥过渡段不同行车速度下的差异沉降控制标准。建立人车路垂向振动系统,编制MATLAB程序,分析五自由度车辆模型通过路桥过渡段时承受的动力响应,得到车辆速度、载重、错台高度、搭板长度、搭板纵坡变化值、汽车轴距等参数对车辆承受振动的影响规律。提出采用动荷载系数作为评价路桥过渡段车辆承受动载的评价指标,并计算得出行驶车辆作用于路桥过渡段时受到的附加动荷载和动荷载系数,基于大客车行车安全性提出路桥过渡段差异沉降的控制标准。建立路桥过渡段三维有限元模型,分别计算了冲击荷载作用下,未设和设搭板两种情况路桥过渡段路面结构的动态响应,根据计算结果引入沥青路面动载弯沉修正系数、动载基层和底基层层底拉应力修正系数和动载路基顶面压应变修正系数,以充分考虑车辆动荷载对路桥过渡段路面结构的影响,从而完善路桥过渡段路面结构设计方法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-20
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 路桥过渡段差异沉降量化指标与标准研究现状  12-16
    1.2.2 动荷载作用下路桥过渡段车-路动力响应研究现状  16-18
  1.3 主要研究内容和技术路线  18-20
第二章路桥过渡段差异沉降测试与人体舒适性评价标准分析  20-33
  2.1 路桥过渡段差异沉降测试  20-25
    2.1.1 高速公路路桥过渡段差异沉降测试  20-23
    2.1.2 路桥过渡段差异沉降控制指标  23-24
    2.1.3 路桥过渡段差异沉降测试结果  24-25
  2.2 人体承受全身振动量化指标与评价标准分析  25-31
    2.2.1 人体承受全身振动评价方法  26-29
    2.2.2 乘客舒适性评价标准  29-31
  2.3 本文采用的乘客舒适性评价指标  31-32
    2.3.1 乘客舒适性评价指标分析  31
    2.3.2 人体加权加速度均方根值计算方法  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章基于人体舒适性的路桥过渡段差异沉降控制标准研究  33-69
  3.1 人体舒适性问卷调查分析  33-45
    3.1.1 调查方案  33-35
    3.1.2 人体舒适性问卷调查结果分析  35-36
    3.1.3 乘客舒适性与路桥过渡段差异沉降指标相关性分析  36-45
  3.2 压电式传感器路桥过渡段行车加速度测试  45-51
    3.2.1 加速度传感器测量原理  45-48
    3.2.2 加速度传感器安装测试  48-51
    3.2.3 加速度数据处理  51
  3.3 加速度与乘客舒适性问卷调查相关性分析  51-59
    3.3.1 座椅加权加速度均方根值与乘客评分的相关性  51-55
    3.3.2 底板加权加速度均方根值与乘客评分的相关性  55-59
  3.4 基于舒适性的路桥过渡段差异沉降控制标准研究  59-67
    3.4.1 不同速度下加权加速度均方根值与路桥过渡段差异沉降相关性分析  59-66
    3.4.2 路桥过渡段差异沉降控制标准  66-67
  3.5 本章小结  67-69
第四章路桥过渡段车辆振动响应分析  69-99
  4.1 路桥过渡段路面不平整计算模型的建立  69-70
  4.2 车辆垂直振动分析模型研究  70-72
  4.3 车辆通过未设搭板路桥过渡段时的动力响应分析  72-82
    4.3.1 动力响应分析流程  72-73
    4.3.2 车辆参数的确定  73-74
    4.3.3 小轿车振动响应分析  74-75
    4.3.4 客车振动响应分析  75-82
  4.4 车辆通过设搭板路桥过渡段时的动力响应分析  82-90
    4.4.1 动力响应分析流程  82-83
    4.4.2 客车振动响应分析  83-90
  4.5 基于安全性的路桥过渡段差异沉降控制标准研究  90-97
    4.5.1 动荷载评价指标  90-92
    4.5.2 路桥过渡段客车动荷载系数分析  92-96
    4.5.3 基于安全性的路桥过渡段差异沉降控制标准  96-97
  4.6 本章小结  97-99
第五章车辆动荷载作用下路桥过渡段路面结构响应分析  99-145
  5.1 沥青路面结构分析基本理论  99-100
  5.2 车辆动荷载的特性  100-101
  5.3 冲击荷载作用下未设搭板的路桥过渡段路面结构响应分析  101-122
    5.3.1 未设搭板的路桥过渡段有限元模型的建立  101-106
    5.3.2 模型参数敏感性分析  106-122
  5.4 冲击荷载作用下设搭板的路桥过渡段路面结构响应分析  122-137
    5.4.1 设搭板的路桥过渡段有限元模型的建立  122-126
    5.4.2 模型参数敏感性分析  126-137
  5.5 动载作用下路桥过渡段路面结构设计指标的修正  137-143
    5.5.1 动静荷载作用下路桥过渡段路面结构响应对比分析  137-140
    5.5.2 沥青路面结构设计指标动载修正系数研究  140-143
  5.6 本章小结  143-145
主要结论、创新点及进一步研究问题  145-149
  主要结论  145-148
  创新点  148
  进一步研究问题  148-149
主要参考文献  149-157
攻读博士学位期间取得的研究成果  157-158
  发表的论文  157
  参加的科研项目  157-158
致谢  158

路桥过渡段差异沉降与动力响应研究

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