6　行车速度对路基动力响应影响分析

以车速为控制变量，采用40km/h、80km/h、108km/h和120km/h下对应的移动荷载曲线来模拟交通荷载，荷载作用在模型表面，取一个动荷载几何曲线波长6m为对比区间，保持其他条件不变进行数值计算分析。

6.1　位移云图对比分析

图12为不同车速工况下路基位移云图。从图12中可以看出，在车速为40km/h的工况下，路堤整体的位移变形最大为6.433mm，车速为80km/h、108km/h与120km/h的工况下，路基顶部最大位移分别为3.67mm、2.77mm、2.55mm。40km/h车速下，路堤位移云图扩散范围最大，随着车速增大，路堤位移沉降与变形范围均在减小，120km/h工况下的位移与变形最小。

6.2　竖向动位移、塑性应变随深度变化规律

取风积沙路基（1.6m）和换填地基（0.8m）进行分析，深度共2.4m。自风积沙路基（不含封层）顶面起算。4种车速工况下，分析车速对路基竖向动位移、等效塑性应变及竖向塑性的影响。

6.2.1　竖向动位移、等效塑性应变随深度变化分析

图13和图14为不同车速工况下，竖向动位移、等效塑性应变随深度变化曲线。可以看出，同一深度处，随着车速增加，各分层的竖向动位移在减小，等效塑性应变值随车速变化亦大致呈这种趋势；4种车速工况下，竖向动位移与等效塑性应变均随深度增加而减小。以路基顶部为例，40km/h时，竖向动位移最大为6.433mm，约是120km/h下的3倍。因此，从图13、图14可以看出，车速越快，动荷载作用时间越短，应力传播时间相对要短，由此产生的竖向位移相对要小，路基土中的等效塑性应变也要小。动荷载的作用时间为竖向动位移的主要影响因素。

6.2.2　竖向塑性应变随深度变化分析

图15为竖向塑性应变随深度变化曲线。从图15可以看出，4种车速工况下，同深度处的竖向塑性应变随着车速增加而增大，车速为120km/h时，竖向塑性应变值最大。120km/h时，车辆振动最为剧烈，荷载幅值最大，引起的路基附加应力最大，对应车速下的竖向塑性应变值也最大。因此，可以认为，车速增大，车辆振动引起的动荷载更为剧烈，进一步加剧了风积沙路基的塑性应变增加。

6.3　竖向动应力的时程曲线对比

以竖向动应力为指标，取不同车速4种工况下路基顶部的竖向动应力最大处结点为研究对象，提取该点处的动应力时程曲线，对比如图16所示。

综合图16中的四种车速下的动应力时程曲线，可以看出，当汽车驶来，随着车速增加，路基顶部该点的竖向动应力呈波动式增长。当车速为108km/h时，该点的竖向动应力波动增长最为剧烈，竖向动应力峰值比80km/h与120km/h要大。根据振动理论，车速为108km/h时，荷载振动频率应该比较接近路基振动频率，路基中的竖向动应力最大。可以认为，高速行驶的汽车对路基动力响应的影响比低速要大得多，但由于路基振动频率不同，对应车速下的荷载幅值与振动频率决定了路基动力响应程度，本研究中，车速为108km/h时，风积沙路基动力响应最为明显剧烈。