移动非均布荷载下的交叉口路面剪应力分析

交叉口、停车场和长大下坡路段等城市道路受力区域,行车荷载复杂,且加速、制动、转向等不同的车辆行驶状态带给路面极其复杂的受力状态.利用ANSYS进行移动非均布荷载下的路面剪应力有限元分析,并采用解耦的方法来解决轮胎与路面接触的复杂问题,即把轮胎与路面的相互作用分解为2个阶段来模拟.首先把路面简化成刚性面来近似处理,建立轮胎与刚性面接触的静载模型,并通过实测试验对模型进行验证,进而得到接触面的应力分布,然后把该应力结果施加到半刚性路面模型上.该路面模型考虑荷载分布形状和轮胎花纹的影响,采用移动的横、纵都非均布的加载形式,针对不同速度、加速度分析路面最大剪应力的分布规律.轮胎对路面的作用可以产生垂直、横向和纵向3个方向的应力,接触面的横向力会显著影响近路表的路面应力情况.研究结果表明:匀速状态下,路表最大剪应力出现在第2花纹的两侧边缘,比中点处的剪应力大了约50％;减速状态下,路表最大剪应力在中间花纹;匀速状态下,路面最大剪应力出现在距路表约2～6 cm的沥青上面层中,比路表剪应力大20％;减速状态下,最大剪应力移动到路表;速度和减速度都会影响路面的最大剪应力,而减速度的变化对剪应力影响显著.