交通荷载对土基应力影响研究：Ansys模拟分析

"本文详细探讨了不同交通荷载方式下土基的应力分析，重点在于利用有限元软件Ansys建立模型，研究道路结构中土基层的应力分布规律。作者朱东方、王景鹏和郑慧慧来自长安大学工程力学系，他们通过模拟静荷载、移动恒定荷载和移动简谐荷载三种情况，揭示了土基应力的动态变化。研究发现，静载时的Mises应力和Y方向应力与车载呈线性关系；而在移动荷载下，Mises应力与车速和车载的关系分别表现为近似二次趋势和线性趋势。文章还提供了通过Matlab拟合的应力分布经验方程，为道路结构设计和施工提供了理论依据。关键词包括土基、应力、移动荷载。研究强调了土基应力分析在防止道路不均匀沉降和交通事故中的重要性，并介绍了有限元模型的建立过程，包括土的参数设定、网格划分和边界条件的设置。" 在道路工程领域，对土基的力学性能和应力状态的理解至关重要，因为它直接影响道路的长期稳定性和行车安全。本研究通过Ansys软件进行了深入的数值模拟，考虑了不同交通荷载对土基的影响。首先，静荷载分析显示，土基内的Mises应力和Y方向应力与加载的重量呈现线性关系，这意味着土基的应力分布与车载成正比，为道路设计提供了基础数据。 随后，研究人员模拟了移动荷载，即车辆在平整和不平整路面上行驶的情况。在移动恒定荷载下，当车载保持不变时，Mises应力随着车速的增加而减小，呈现近似二次函数的趋势。这表明，车速对土基应力的影响不容忽视，高速行驶可能会减轻局部应力，但可能加剧整体变形。相反，当车速固定时，Mises应力随着车载增加而线性增加，显示出土基承受的压力与车辆总重量直接相关。 此外，使用移动简谐荷载模拟不平整路面时，车辆行驶的不规则性会导致土基受到周期性变化的应力。这种复杂情况下的应力分析为评估道路在实际运营中的性能提供了宝贵信息。 文章进一步利用Matlab对计算结果进行曲线拟合，得出了不同工况下的应力分布规律和经验方程，这些数学模型可以作为预测工具，帮助工程师在设计阶段评估道路结构的承载能力，预防不均匀沉降和可能的结构失效。 总结来说，这篇论文详细阐述了如何运用有限元方法分析交通荷载对土基应力的影响，强调了不同荷载方式下的应力变化规律，对于优化道路设计和施工具有实际指导价值。同时，它也提醒了道路工程界，需要更全面地考虑交通荷载的多样性及其对土基应力分布的复杂影响。