在土木工程领域中，道路结构的设计与施工对于交通荷载引起的土基应力分布规律的研究至关重要。本研究利用有限元软件Ansys对不同交通荷载下的土基应力分布进行了深入分析。研究内容包括静荷载和移动荷载下的土基应力分析，进一步细分到移动恒定荷载与移动简谐荷载下的土基应力变化。
在静荷载作用下，研究人员模拟了不同重量车辆静止在地面上时的土基应力分布情况，并利用有限元计算得到相应的Mises应力值和Y方向应力值。通过Matlab拟合曲线，得到了车载与Mises应力、Y方向应力之间的线性关系，提供了两种经验方程。这些方程能够预测在不同车重作用下的土基应力状态，为道路设计和施工提供理论依据。
移动荷载下的土基应力分析分为两个部分：移动恒定荷载与移动简谐荷载。移动恒定荷载用于模拟车辆在平整路面上行走时对土基的影响，而移动简谐荷载则用于模拟车辆在不平整路面上行走时的情况。通过在Ansys中进行瞬态分析，研究人员模拟了不同车速下的动态响应，将车速转化为作用在单元上的时间。结果表明，当车载固定时，Mises应力随车速增加而减小，呈现近似二次趋势；当车速固定时，Mises应力随车载增加而增加，呈现出近似线性规律。
为了建立有限元模型，研究者选用适当的土体参数，如弹性模量、泊松比、密度、阻尼比、粘聚力和内摩擦角，并以平面应变模型简化计算过程。有限元模型中采用了ansys的二维plan**单元进行网格划分，并特别注意保证各层间接触面的连续性。
分析表明，土基在静荷载作用下的应力分布与车辆重量成线性规律变化，而在移动荷载作用下，土基应力的分布则受到车速和车载的共同影响。移动恒定荷载下的土基应力随车速增加而减小，而移动简谐荷载下的土基应力随车速变化表现出非线性特点。这些研究发现，为道路工程师在设计时考虑动态荷载因素提供了参考。
本研究的重要性在于强调了在道路设计过程中不仅要关注路面的设计，还应充分考虑土基的力学响应，尤其是针对不同类型的交通荷载和路面状况。研究表明，不同车型、车速及路面的不平整性对土基应力应变场的影响很大，会改变土基的应力分布，进而可能导致道路变形和不均匀沉降。这些变形和沉降如果超过容许值，将严重影响交通运行安全，甚至导致交通事故。因此，本研究的成果对于提高道路结构设计的可靠性和安全性具有重要意义。
总结而言，这项研究通过有限元软件Ansys进行模拟实验，结合Matlab的数据拟合，深化了我们对土基在不同交通荷载作用下的应力分布规律的认识。不仅为道路工程师提供了有价值的参考数据，也为道路设计和施工的安全性、可靠性和耐久性提供了理论支撑。
