加筋路基在重复车辆荷载作用下的变形性状研究

摘要

随着我国经济建设和交通运输事业的发展，车流量、行车速度和载重量不断增加，交通荷载对路面、路基受力变形特性的影响也越来越大。路基的差异沉降会使路面结构破坏，使行车安全性大为降低，难以保证乘车舒适，增加了惊人的道路维修费用。工程实践中将土工格栅铺设在路基中可起到减小路基沉降差异的作用，但是土工格栅减小路基差异沉降的效果如何?作用机理是什么?如何进行合理设计等问题一直没有弄清楚。针对此问题，本文建立了土工格栅与土动力相互作用模型，研究交通荷载作用下土工格栅加筋路基路面减小差异沉降的效果，对交通荷载作用下土工格栅加筋路基路面作用机理进行了较为深入的研究。 为了研究路基土的动力特性，本文利用DDS-70型动三轴仪进行了一系列动三轴试验，研究了动应变、不同围压以及加筋量对路基填土动力特性的影响。 应用有限元程序ANSYS，对路基加筋的作用和效果进行了三维有限元瞬态动力反应分析。计算中采用Druker-Prager模型模拟土体的材料非线性，采用面一面接触单元考虑土工格栅与土界面的非线性相互作用，并采用薄膜单元来模拟土工格栅。通过对路基在未加筋、铺设不同层数的筋材、不同位置铺设筋材的路基路面模型进行对比分析，表明合理布置土工格栅对减小沉降作用显著；如果格栅层数过多，虽可以进一步减小路基沉降，但效果不明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出和意义

1.2土工合成材料在路堤中的应用

1.3路基土动变形动强度的研究

1.4循环荷载作用下土工合成材料加筋土体的研究现状

1.5存在的问题及本文主要工作

第二章加筋机理研究

2.1三种经典理论

2.1.1等效围压理论

2.1.2摩擦加筋原理

2.1.3准粘聚力原理

2.2 Juran加筋理论

2.3破坏机理和强度理论

2.3.1拉断破坏

2.3.2粘着破坏

2.4加筋机理的评述

2.5本章小结

第三章加筋土动模量阻尼特性试验研究

3.1概述

3.2土的动应力应变关系的基本特性

3.3等效非线性粘弹性模型

3.3.1模型基本思路

3.3.2模型计算参数

3.4加筋土的动模量阻尼比特性试验研究

3.4.1试验材料

3.4.2土样制备及饱和

3.4.3试验设备

3.4.4试验条件和方法

3.5试验结果及分析

3.5.1动模量Ed(Gd)与动应变εd(γd)的关系曲线

3.5.2重要参数的求取

3.5.3阻尼比D与动应变εd的关系曲线

3.5.4动模量及阻尼比的影响因素

3.6本章小结

第四章交通荷载模型和路基土模型的建立

4.1交通荷载特性

4.2路基土的本构模型

4.2.1土体本构模型选取

4.2.2屈服准则

4.2.3流动准则

4.2.4弹塑性刚度矩阵[D]EP

4.3弹塑性动力有限元理论

4.3.1有限元法的基本理论

4.3.2动弹塑性有限元运动方程的建立与求解

4.4收敛性问题和时间步长的选取

4.5本章小结

第五章重复车辆荷载作用下加筋土路基的数值分析

5.1加筋土结构数值计算概述

5.2计算模型

5.2.1加筋土计算模型

5.2.2土工格栅单元

5.3基于ANSYS程序的有限元分析

5.3.1 ANSYS软件简介

5.3.2 ANSYS计算程序在路基路面工程中的应用

5.3.3ANSYS中接触问题处理

5.4有限元模型建立及参数选取

5.5有限元计算结果分析

5.5.1位移计算结果及分析

5.5.2加筋模量对加筋效果的影响

5.6本章小结

第六章结论与展望

1本文的主要工作和结论

2展望

参考文献

致谢

附录