压实黄土路基变形影响因素的数值分析

摘要

众所周知，压实黄土路基在黄土地区公路应用非常广泛。随着通车里程迅速的增加和交通量的增长，压实黄土路基在使用中出现了较多的问题，如地基沉陷、边坡坍滑、路面翻浆等灾害，导致公路使用寿命的减短。特别是经过压实处理的湿陷性黄土路基，在使用中出现的问题会更多。随后的道路维修工作不仅影响公路的正常使用，而且造成的经济损失和维修费用也相当巨大。本文针对压实黄土路基在行车动荷载作用下的变形进行了分析研究。
　　 路基土体的变形是行车动荷载长期作用的结果，交通荷载产生机理是很复杂的。因此，在路基动力响应问题中首先要分析的是关于行车荷载的特征。本文通过现场试验测试，统计和分析了行车动荷载的特征，着重考虑主要因素，经过最优化处理，得到用于数值计算的动荷载时程曲线。
　　 结合压实黄土的特性，选择了合理的材料模型，并且通过实验获得了模型参数;根据实际情况，详细讨论并且选择了合理的几何模型。在此基础上，通过有限元对行车动荷载作用下的压实黄土路基动力响应的数值分析，得到了附加动应力和动应变在压实黄土路基中的分布规律以及路基位移的规律。
　　 本文的重点是在对压实黄土路基变形破坏的众多影响因素分析基础之上，对不同状态下的路基进行了数值分析，得到了一些有益的结论，这可用来估计在不同状态下的竖向位移的变化。其中:压实度是评判压实黄土路基的最重要指标，黄土路基在不同压实度下的竖向位移的变化趋势可表示为:y=7.4362x2-15.515x+8.604。黄土的结构对含水量的变化是非常敏感的，通过分析得出位移和含水率之间的关系为:y=40.158x2-8.6119x+0.8684，可知路基含水率的影响是造成许多工程问题的首要原因。行车动荷载是影响公路路基变形最主要的原因之一，竖向位移和荷载幅值的关系为:y=0.1346 e0.0021x，与荷载次数之间的关系为:y=0.00482(lgx)3-0.4360(lgx)2+1.32661gx+0.6364。
　　 综上所述，本文定量得到了压实黄土路基在不同压实度、路基含水率、路面结构以及荷载幅值等条件下的应变和变形规律，以期为黄土地区的公路建设提供一些可参考的依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 研究现状

1．2．1．行车动荷载特性研究现状

1．2．2．路基路面动力响应研究现状

1．2．3．压实黄土动力特性及压实黄土路基动力响应的研究现状

1．3 本论文主要工作

第二章 行车动荷载分析及荷载模型

2．1 概述

2．2 车辆荷载的特征及模型

2．3 车辆荷载的现场测试

2．3．1 现场测试内容

2．3．2 测试仪器

2．3．3 实验现场布设

2．4 行车动荷载特征分析和处理

2．5．本章小结

第三章 压实黄土路基的动力响应分析

3．1 概述

3．2 材料的本构模型

3．3 有限元软件的选择

3．4 有限元模型

3．4．1 几何模型

3．4．2 边界条件

3．4．3 阻尼系数

3．4．4 材料参数

3．5 行车动荷载的方式

3．6 路基动力响应分析

3．6．1 基本假定

3．6．2 应力规律

3．6．3 应变规律

3．6．4 位移规律

3．7 本章小结

第四章 压实黄土路基变形破坏影响模型分析

4．1 压实度影响的分析

4．1．1 应变规律

4．1．2 位移规律

4．2 不同含水率影响分析

4．2．1 应变规律

4．2．2 位移规律

4．3 不同荷载影响分析

4．3．1 不同荷载幅值影响分析

4．3．2 会车的影响分析

4．3．3 不同荷载作用次数影响分析

4．4 不同路面影响分析

4．4．1 不同路面类型影响分析

4．4．2 不同路面结构影响分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介