基于车辆道路结构耦合振动的不平整路面动力响应分析.pdf

第 35卷 增刊 1 岩 土 工 程 学 报 Vol.35 Supp.1 2013 年 .7 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2013 基于车辆 –道路结构耦合振动的不平整路面动力 响应分析 卢 正，姚海林，胡 智 （中国科学院武汉岩土力学研究所，岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071） 摘 要：为了更准确地研究行车荷载作用下道路结构的动力响应，从车辆的组成特点和路面不平整特性出发，将车辆、 路面、路基结构作为一个整体系统来建模，提出了车辆 –不平整路面 –路基结构耦合动力学分析模型，同时考虑轮胎 与路面接触处的路面不平整位移、路面本身位移和轮胎与路面相对位移的影响，采用 Fourier 变换方法推导出了由于路 面不平整引起的车辆附加动荷载和路面动力响应的解析表达式，并利用快速傅立叶变换 （FFT ）方法得到了数值计算结 果。分析了行车速度、路面不平整波长、不平整幅值以及路面厚度和模量对路面动力响应的影响。结果发现：车辆 – 道路耦合振动引起的路面动力响应会出现两个峰值，两个峰值是由于车辆振动频率达到车体系统的两个固有频率共振 而产生。因此，工程中应合理控制路面平整度和行车速度，避免共振的发生。 关键词：车辆；道路结构；不平整路面；耦合振动；Fourier 变换；共振 中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1000 –4548(2013)S1 –0232 –07 作者简介：卢 正 （1982 – ），男，博士，副研究员，主要从事土力学及路基工程方面的研究工作。E-mail: lzwhrsm@163.com 。 Dynamic response analysis of rough pavement under vehicle- coupled vibration LU Zheng, YAO Hai-lin, HU Zhi (State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China) Abstract : In order to investigate the dynamic responses of rough pavement subjected to traffic loads more accurately, the composition characteristics of vehicle and the geometric roughness of pavement are highlighted. By regarding the vehicle, pavement and subgrade as a whole system, a vehicle-rough pavement-subgrade coupling model is proposed. A dynamic equilibrium equation for the coupling system is deduced by considering the roughness, pave