6　行車速度對路基動力響應影響分析

以車速為控制變量，采用40km/h、80km/h、108km/h和120km/h下對應的移動荷載曲線來模擬交通荷載，荷載作用在模型表面，取一個動荷載幾何曲線波長6m為對比區間，保持其他條件不變進行數值計算分析。

6.1　位移云圖對比分析

圖12為不同車速工況下路基位移云圖。從圖12中可以看出，在車速為40km/h的工況下，路堤整體的位移變形最大為6.433mm，車速為80km/h、108km/h與120km/h的工況下，路基頂部最大位移分別為3.67mm、2.77mm、2.55mm。40km/h車速下，路堤位移云圖擴散范圍最大，隨著車速增大，路堤位移沉降與變形范圍均在減小，120km/h工況下的位移與變形最小。

6.2　豎向動位移、塑性應變隨深度變化規律

取風積沙路基（1.6m）和換填地基（0.8m）進行分析，深度共2.4m。自風積沙路基（不含封層）頂面起算。4種車速工況下，分析車速對路基豎向動位移、等效塑性應變及豎向塑性的影響。

6.2.1　豎向動位移、等效塑性應變隨深度變化分析

圖13和圖14為不同車速工況下，豎向動位移、等效塑性應變隨深度變化曲線。可以看出，同一深度處，隨著車速增加，各分層的豎向動位移在減小，等效塑性應變值隨車速變化亦大致呈這種趨勢；4種車速工況下，豎向動位移與等效塑性應變均隨深度增加而減小。以路基頂部為例，40km/h時，豎向動位移最大為6.433mm，約是120km/h下的3倍。因此，從圖13、圖14可以看出，車速越快，動荷載作用時間越短，應力傳播時間相對要短，由此產生的豎向位移相對要小，路基土中的等效塑性應變也要小。動荷載的作用時間為豎向動位移的主要影響因素。

6.2.2　豎向塑性應變隨深度變化分析

圖15為豎向塑性應變隨深度變化曲線。從圖15可以看出，4種車速工況下，同深度處的豎向塑性應變隨著車速增加而增大，車速為120km/h時，豎向塑性應變值最大。120km/h時，車輛振動最為劇烈，荷載幅值最大，引起的路基附加應力最大，對應車速下的豎向塑性應變值也最大。因此，可以認為，車速增大，車輛振動引起的動荷載更為劇烈，進一步加劇了風積沙路基的塑性應變增加。

6.3　豎向動應力的時程曲線對比

以豎向動應力為指標，取不同車速4種工況下路基頂部的豎向動應力最大處結點為研究對象，提取該點處的動應力時程曲線，對比如圖16所示。

綜合圖16中的四種車速下的動應力時程曲線，可以看出，當汽車駛來，隨著車速增加，路基頂部該點的豎向動應力呈波動式增長。當車速為108km/h時，該點的豎向動應力波動增長最為劇烈，豎向動應力峰值比80km/h與120km/h要大。根據振動理論，車速為108km/h時，荷載振動頻率應該比較接近路基振動頻率，路基中的豎向動應力最大。可以認為，高速行駛的汽車對路基動力響應的影響比低速要大得多，但由于路基振動頻率不同，對應車速下的荷載幅值與振動頻率決定了路基動力響應程度，本研究中，車速為108km/h時，風積沙路基動力響應最為明顯劇烈。