离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

来源：中国血液净化杂志2019年第9期北京时间：

作者：严战友, 王朝辉, 陈恩利, 司春棣, 王向平

单位：1. 石家庄铁道大学 土木工程学院, 河北 石家庄 050043;2. 石家庄铁道大学 交通安全与控制河北省重点实验室, 河北 石家庄 050043;3. 天津轨道交通运营集团有限公司, 天津 300000;4. 河北曲港高速公路开发有限公司, 河北 定州 073000

摘要：为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。

关键词：道路工程,车辆荷载,离散元模型,模型细观参数,车路相互作用,路面响应

基金资助：国家自然科学基金项目（111172183）；河北曲港高速公路开发有限公司科技计划项目（QG2018-07）；中央引导地方科技发展专项（18242219G）