本文關(guān)鍵詞：隧道進出口暗冰區(qū)限速研究

  更多相關(guān)文章： 隧道進出口路面溫度 行車穩(wěn)定性 有限元受力分析 限速

【摘要】：近年來,我國公路隧道建設(shè)取得了巨大成就,隧道通車里程和隧道群數(shù)量增長快速。同時,隧道交通安全越來越突出,由于自然環(huán)境和運營條件影響,隧道進出口暗冰區(qū)的交通安全問題正受到越來越多的關(guān)注,其中隧道進出口的限速更是關(guān)注的焦點。本文基于車輛行駛安全穩(wěn)定性和道路能否長期使用兩方面的因素共同確定隧道進出口暗冰區(qū)路段的限速值。本文研究內(nèi)容主要有如下幾個方面:本文首先對暗冰的形成機理和易發(fā)區(qū)做了研究,然后選取秦嶺山區(qū)高速公路隧道進出口段路面作為研究對象,并結(jié)合前期收集和查閱的隧道內(nèi)外氣象資料,分析隧道進出口段對暗冰的形成有何影響,并基于隧道進出口段暗冰區(qū)路面溫度和風(fēng)速變化特性和其與暗冰形成之間的關(guān)系確定隧道進出口過渡段長度,此過渡段長度為抗暗冰的重點區(qū)域,也是后續(xù)進行模型仿真和有限元受力分析的范圍。其次,依據(jù)對隧道進出口段路面溫度特性的研究,并基于車-路耦合關(guān)系的基礎(chǔ)上,進一步分析隧道進出口暗冰區(qū)段車輛速度與行駛穩(wěn)定性之間的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上建立車-路耦合模型,基于穩(wěn)定性評價標(biāo)準制定基于交通行駛安全的車輛限速值。然后在此基礎(chǔ)上,進一步研究車輛在不同速度下對道路產(chǎn)生的應(yīng)力有何不同,找出不同車速與道路應(yīng)力之間的關(guān)系,建立車速與道路疲勞應(yīng)力之間的關(guān)系,為后文基于道路長期使用確定限速值提供依據(jù)。首先運用接觸單元理論,推導(dǎo)得到接觸面上的的壓力分布原理。其次,因為路面的不平度和車速不但會影響車輛振動特性值,而且也會影響車輪對路面的隨機荷載,使車輪載荷有一定幅度的變化。所以通過運用有限元原理與接觸單元理論,分析得出車輛速度變化對路面疲勞應(yīng)力的影響。最后,通過對隧道進出口暗冰區(qū)道路進行有限元分析,得出不同速度與道路受力之間的關(guān)系,道路受力主要考慮了道路摩阻力與空氣阻力。接著通過對第二章中隧道進出口暗冰區(qū)路面溫度變化特性分析的基礎(chǔ)上,建立隧道進出口暗冰區(qū)段路面的有限元模型。通過不同的受力模型,研究不同車速下,隧道進出口暗冰區(qū)路段暗冰冰層與路面受到的應(yīng)力、應(yīng)變的變化,并將其與暗冰冰層和參照瀝青路面的極限破壞拉應(yīng)變、極限破壞剪應(yīng)變進行對比分析,得出暗冰破壞、道路有疲勞損壞趨勢時汽車的速度值,并根據(jù)道路受損情況和第三章中基于行車安全確定的限速值,確定最終的隧道進出口暗冰區(qū)路段的限速值。因為模型建立的過程中考慮了其他隧道的共性特征,所以此限速值具有普遍適用性,而不單單局限于第二章中溫度研究所選定的隧道。
【關(guān)鍵詞】：隧道進出口路面溫度 行車穩(wěn)定性 有限元受力分析 限速
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U491.4;U458
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.1.1 公路隧道的發(fā)展概況10-12
• 1.1.2 我國公路隧道的特點12
• 1.1.3 公路隧道安全狀況分析12-13
• 1.2 隧道進出口段環(huán)境13
• 1.3 問題的提出13-14
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 研究內(nèi)容與研究方法16-20
• 1.5.1 研究內(nèi)容16
• 1.5.2 研究方法16-18
• 1.5.3 技術(shù)路線18-20
• 第二章 暗冰形成機理與隧道過渡段長度確定20-36
• 2.1 暗冰20-21
• 2.1.1 暗冰形成原因20
• 2.1.2 暗冰易發(fā)區(qū)20-21
• 2.1.3 防止措施21
• 2.2 隧道進出口段溫度變化21-30
• 2.2.1 季節(jié)變化的影響22-27
• 2.2.2 洞內(nèi)風(fēng)速對隧道進出口段路面溫度的影響27-30
• 2.3 隧道進出口過渡段長度的確定30-33
• 2.3.1 基于溫度縱向變化的過渡段長度確定30-32
• 2.3.2 基于溫度梯度縱向變化的過渡段長度確定32-33
• 2.4 結(jié)論33-36
• 第三章 基于車-路耦合分析確定隧道進出口暗冰區(qū)段限速值36-46
• 3.1 車速與交通安全的關(guān)系36-37
• 3.2 車輛行駛穩(wěn)定性影響分析及相關(guān)參數(shù)的確定37-40
• 3.2.1 車輛行駛穩(wěn)定性37-38
• 3.2.2 車輛行駛穩(wěn)定性的影響因素38
• 3.2.3 車輛隧道進出口暗冰區(qū)抗側(cè)滑穩(wěn)定性分析38-39
• 3.2.4 車輛安全行駛的相關(guān)特征參數(shù)39-40
• 3.3 車輛行駛運動方程的建立40-41
• 3.4 基于安全速度仿真系統(tǒng)的安全速度判定41-45
• 3.5 結(jié)論45-46
• 第四章 車速與路面疲勞應(yīng)力的關(guān)系46-54
• 4.1 接觸單元理論46-50
• 4.2 車輪輪載與路面及車速相互關(guān)系50-53
• 4.2.1 車輪隨機動載方差的分析50-52
• 4.2.2 車速對路面疲勞應(yīng)力的影響52-53
• 4.3 結(jié)論53-54
• 第五章 基于路面長期使用確定限速值54-62
• 5.1 暗冰區(qū)道路有限元分析54-57
• 5.1.1 軸載的選擇54-55
• 5.1.2 汽車速度與阻力的關(guān)系55-56
• 5.1.3 道路受力分析56-57
• 5.2 ANSYS模擬暗冰路面受力分析57-61
• 5.2.1 有限元單元的選擇57
• 5.2.2 模型的建立57
• 5.2.3 邊界條件57
• 5.2.4 加載57-58
• 5.2.5 計算結(jié)果的輸出58-61
• 5.3 結(jié)論61-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 主要結(jié)論62
• 6.2 后續(xù)研究工作展望62-64
• 致謝64-66
• 參考文獻66-72
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果72

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