刚性道面模态分析的有限元模型及其验证

摘要

为解决模型理论模态与实测模态对应难的问题，在上海龙华机场8块板开展足尺度试验，板中施加冲击荷载并反演结构参数，首先由分布式光纤实测振动识别各板模态频率；然后以模型理论频率与实测频率的平均相对误差为指标，确定了ABAQUS道面模型的最优板块数目、侧面边界、单元类型及尺寸；最后采用15组试验的实测频率验证了模型的准确性。结果表明：以接地弹簧模拟板间接缝、侧面自由、采用1/3板厚C3D8R单元的道面结构单板模型，其理论模态结果更接近实测模态；前两阶频率模型计算值与实测值的R²分别为0.922,0.967，各阶频率平均误差均<5%，总平均误差<3%。与目前常用的多板道面结构有限元模型相比，本模型的理论结果与试验模态相统一，可为道面结构的模态分析提供参考。

关键词

道路与铁道工程 / 刚性道面 / 有限元模型优化 / 模态分析 / 结构振动 / 模态频率