桥面铺装在车辆紧急制动状态下的受力分析.pdf

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1、２０１４年第１５期（总第１４４期）江西建材交通工程桥面铺装在车辆紧急制动状态下的受力分析■肖成勇，姜鹏■重庆交大道路桥技术研究有限公司，重庆４０００６０摘要：通过分析车辆在桥面上的行驶状态，确定在车辆紧急制动时桥面铺装所１．４荷载形式受到的水平推力最大。采用ＡＮＳＹＳ有限元软件分析的方法，应用表面行驶状态的车辆除了对路面施加垂直静压力之外，还对路面施加效应单元模拟紧急制动时的车辆荷载，计算桥面铺装的应力应变影响。水平作用力。制动时车辆在桥面铺装上的水平荷载由公式（１）确定。根据计算得到的应力应变分布形状和大小规律，为桥面铺装结构的设计ｆｓ＝Ｐ（１）提供依据。式中ｆｓ－行驶中的

2、车辆在车轮制动情况下作用在桥面铺装上的水关键词：桥面铺装黏结层有限元剪应力平荷载（ｋＮ）；Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈａｔｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｈｒｕｓｔｔｈａｔｄｅｃｋｐａｖｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｔａｋｅｓｉｓ－滑动摩阻系数；ｂｉｇｇｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｕｒｇｅｎｔｌｙａｐｐｌｙｔｈｅｂｒａｋｅｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅＰ－车辆的垂直荷载（ｋＮ）。ｄｒｉｖｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓ．ＳｕｒｆａｃｅＥｆｆｅｃｔＥｌｅｍｅｎｔｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅ由研究表明，值根据桥面铺装的结构类型、车辆

3、类型、车辆行驶ｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｌｏａｄｉｎｇａｔｕｒｇｅｎｔｂｒａｋｉｎｇａｎｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎ速度、环境温湿度密切相关。沥青混凝土滑动摩阻系数值取０５～ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋｐａｖｅｍｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈＡＮＳＹＳＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＳｏｆｔｗａｒｅ０６５。本文考虑ＳＭＡ面层铺装、汽车－超２０级中的重车、行车速度在ＡｎａｌｙｓｉｓＭｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｄｉｍｅｓｉｏｎｒｕｌｅｏｂ［５］４０～６０ｋｍ／ｈ、常温干燥情况下，滑动摩阻系数取０

4、５０。ｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｓｆｏｒｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋｐａｖｅｍｅｎｔｓｔｒｕｃ车辆的垂直荷载由１４０ｋＮ重轴车轮接地形式确定：双轮接地，单轮ｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ．宽１８ｃｍ，轮隙１０ｃｍ，接地长２４ｃｍ，接地压强０９１Ｍｐａ。Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋｐａｖｅｍｅｎｔ；ｂｏｎｄｉｎｇｌａｙｅｒ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ１．５模型的基本假设（１）所有材料符合线弹性假设，且各项同性；（２）铺装层、桥面板和桥面铺装是桥面结构的组成部分。桥面铺装层在承受车辆荷载作防水黏结层间完全连续接

5、触并都处于无裂缝工作状态；（３）不考虑环境用时容易出现层间推移、起皮拥抱、纵横裂缝等，这些剪切破坏是导致温度对钢桥面铺装结构的影响因素；（４）不考虑所选模型周围车辆对模桥面铺装整体破坏的重要原因。当车辆刹车制动时，车辆对桥面铺装型产生的影响；（５）不考虑桥面板整体在荷载作用下的变形影响。产生一个巨大的剪应力，这个剪应力就是造成桥面铺装层层间剪切破［１－３］１．６单元划分坏的直接原因之一。采用体映射网格划分，单元尺寸为００１ｍ，共划分出２４７４５个节车辆在桥面上行驶状态包括：正常行驶、加速行驶、减速行驶、紧急点。制动、起步等。车辆在桥面上正常行驶过程中，主要考虑滚动摩擦，对２分

6、析结果桥面铺装产生一个向后的水平推力。车辆在桥面上紧急制动时，主要２．１变形结果考虑滑动摩擦，对桥面铺装产生一个向前的水平推力。车辆起步时，桥采用上述有限元模型，在ＡＮＳＹＳ１１０的环境下得到计算结果。面铺装的受力过程恰好和紧急制动的过程相反。加速行驶和减速行驶根据计算得到的结构变形图，在车辆制动荷载和自重荷载作用下，时，桥面铺装的受力过程是上述三种情况的综合。通过分析，车辆在紧桥面铺装结构在荷载区域的前端出现一个受压区，在荷载区域的下方急制动时，桥面铺装所受到的水平推力最大。及后端出现一个受拉区。结构变形图直观的说明了桥面铺装结构推本文采用有限元分析方法，求解在车辆制动荷载

7、作用下桥面铺装层移、起皮、拥抱的变形过程。变形的计算结果符合实际情况。的局部受力情况。根据所获得的应力分布形状和大小的规律，为指导桥２．２行车方向的应力应变结果面铺装的结构设计及预防桥面铺装结构的早期破坏提供可靠的依据。根据计算得到的行车方向铺装结构的应力云图，在荷载作用下，铺１有限元分析模型装层表面行车方向上最大拉应力出现在荷载区域的后端，最大拉应力１．１模型尺寸为１３４ＭＰａ，最大压应力出现在荷载区域的前端，最大压应力为根据桥规规定重轮接地面积０２ｍ×０６ｍ。通过详细分析重轴车１