山区公路路基与边坡在车辆荷载影响动力响应概述

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1、山区公路路基与边坡在车辆荷载影响动力响应概述1绪论1.1课题研究背景及意义近年来，随着城际之间和城市内部交通中转的需要，我国山区公路的建设也飞速发展着。与此同时，山区公路的地质灾害也频繁发生。因此，对于山区公路地质灾害的研究也越来越多。而层次分析法[1]则在研究地质灾害时用的较多。层次分析法基本原理是将要评价系统的有关替代方案的各种要素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析。而在地质灾害致灾因子的层次结构图当中主要是考虑地质环境、气候水文，对人为活动如车辆荷载考虑较少，即使考虑了车辆荷载也只是将其作为静荷载考虑进去。

2、而随着山区高速公路的飞速发展，重庆大量高速公路的建设正如火如荼的进行着。在山区由于工程建设开挖增加了大量人工边坡。在车辆循环荷载等环境振动作用下，边坡土体除了受到静态力作用外还受到车辆动荷载的长期作用。目前，边坡的静力问题研究己获得较多成果[2]，但是边坡在循环荷载作用下的动力响应过程研究和稳定性分析由于其复杂性，目前的研究还远远不够。一直以来，在边坡上有公路通过的边坡稳定性分析中，由于趋向于认为汽车通过边坡区段时间短，荷载量值相对小，而且对边坡稳定性的影响机理及幅度不明确，所以在边坡稳定性分析中，对车辆荷载没有予以考虑，结果是人为提高

3、了边坡稳定性系数，是偏不安全的。因此，本文依托重庆市交通局科技项目重庆地方干线公路突发断道应急抢修技术研究与三峡库区极端气候衍生干线公路地质灾害研究，在鉴于传统研究方法的基础上，通过现场调查以及数值模拟的方法，研究了车辆荷载对于重庆山区公路的作用，为山区公路地质灾害致害因子的研究提供了一些有价值的参考，也为今后更深入、量化的理论研究提供一定的基础。1.2国内外研究现状1.2.1车辆荷载模型及其研究现状本文研究的主要内容是车辆荷载对山区公路路基及公路边坡的作用,因此,准确的模拟山区公路上的车辆荷载是十分重要的。车辆荷载与地震等动荷载不同，

4、它是一种疲劳荷载，具有重复性、瞬态性和不均匀性。到目前为止,对于公路上车辆动荷载特性的研究还是很少。行驶车辆产生的动荷载大致分为以下两部分:一部分是车辆的自重,即固定荷载；另一部分是车辆在公路上行走时由于振动而产生的附加动荷载。在对公路路面及公路路基进行计算时,常用的车辆荷载模型主要有以下几类:静荷载、移动恒载、移动简谐荷载、冲击荷载、经验模型、随机荷载。在各国的公路结构设计规范当中一直是用静荷载来代替车辆动荷载，该方法把车辆轮载看成是集中的点源、线源均布或面源均布荷载。而这种把车辆荷载当作静荷载来看待的方法是极不准确的，因此，各国学者

5、纷纷根据各自工程实际情况，对车辆荷载模型进行了改进。Hard[3]把车辆附加的动压力假设为p(t)=10+5sin(t),用实验方法计算出了车辆荷载行驶速度和车辆荷载变化的频率对路面动力响应的影响。Sun和Kenndy[4]将车辆直接模拟为两个自由度体系,研究了车辆不同参数、车辆不同行驶速度、路面不同平整度对路基响应的影响。HROVAT[5]直接用单轴双自由度体系来模拟移动车辆,分析了车辆重量的大小以及车辆悬挂系统对车辆运行舒适度的影响。PAN[6]等直接用三轴多自由度体系来模拟移动的车辆,最后得出车辆与结构相互作用体系在时间段内的瞬时

6、响应。2山区公路车辆荷载调查分析2.1引言车辆荷载具有很强的随机性，受到时间、行驶环境以及当地的经济形态等多方面条件影响[38]。因此，通过对公路上的实际车流量进行调查统计，并在此基础上建立符合实际的车辆荷载模型有着非常重要的意义。本章内容在分析2011年国省道交通量报表的基础上，结合现场调查的方法，对重庆境内具有典型车流特性的包头南宁公路G210进行了24小时内车流量的观测和分析,获取了有关车型、车速等参数。然后通过查阅资料,获得各种车型的轮数、轮距、轴数、轴距、额定车重以及轴重等数据,在此基础上确定车型分类标准并且对所调查车辆进行分

7、类;最后对该车辆荷载样本的车型、车速等参数的分布特性及其统计参数进行了系统的分析研究,为山区公路车辆荷载模型的建立提供理论依据。2.2车辆荷载数据分析2.2.1车型分类交通流量的最基本要素就是车辆，要想对车辆荷载进行统计分析，最先要做的就是对行驶在公路上的车辆进行分类。高速公路管理部门根据不同车型以及它们的装载乘客和货物能力的大小制定了不同的收费标准，该标准将公路上行走的汽车分为货车和客车两大类，以及大型货车、中型货车、小型货车、大型客车、小型客车等九小类，详见下表。对车辆荷载进行调查分析，车速肯定是必不可少的一个元素。本文对车速的采集

8、是通过记录调查车辆通过一段距离的时间，然后计算出车辆的速度。当然这种方法还是存在一定的缺陷，采集所得到的速度只是某一段距离的平均速度，并不是某一点的即时速度，误差较大。但是各类车的采集均是采用此种方法，在对