高填石路堤蠕变模型与参数反演分析及其应用研究

摘要

随着公路建设不断向山区延伸，高填石路堤已成为山区公路较普遍的路基形式之一，其沉降尤其是工后沉降的计算与预测已成为高填石路堤工程建设成功与否的关键问题，由于高填石路堤竣工后，荷载变化已经完成，其工后沉降主要由填石路堤材料的时间效应引起，因此，开展考虑时效影响的沉降分析方法研究具有重要的理论与工程实用价值。 本文从高填石路堤工后沉降变形机理与工程特点研究入手，基于工程实测数据，首先提出了高填石路堤工后沉降变形的双曲线型三参数蠕变本构模型，引进遗传优化理论与有限元分析方法，建立了确定该模型的参数的反演分析方法，然后，利用蠕变有限元分析手段，深入探讨并建立了高填石路堤工后沉降的分析计算与方法，在VisualFortran6.5平台上开发了基于时效的高填石路堤工后沉降及蠕变本构模型参数反演分析软件，并利用邓肯张弹性非线性本构模型，建立了高填石路堤沉降曲线确定的理论与方法；最后，结合广西任寨二级公路高填石路堤修筑技术研究课题探讨了高填石路堤工后沉降及施工期沉降计算方法，对本文研究成果的可靠性及合理性进行了验证，工程实测分析表明，本文提出的高填石路堤双曲线型三参数蠕变本构模型及其工后沉降计算方法简单，可满足工程实际要求，初步建立了一种新的高填石路堤工后沉降分析方法。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1研究背景、目的及意义

1.2研究现状与文献综述

1.2.1时效本构模型的研究现状及发展趋势

1.2.2反演分析的研究现状及发展趋势

1.2.3路基沉降计算方法的研究现状

1.3本文的研究思路及主要研究内容

第2章高填石路堤蠕变本构模型研究

2.1概述

2.2填石料宏观蠕变表现特征

2.3元件本构模型

2.3.1基本元件

2.3.2组合模型

2.3.3元件模型小结

2.4高填石路堤双曲线型三参数蠕变本构模型

2.4.1高填石路堤蠕变曲线特性

2.4.2 双曲线型三参数蠕变本构模型的建立

2.4.3 双曲线型三参数蠕变本构模型的适用条件

第3章基于时效的填石路堤沉降的有限元分析

3.1概述

3.2增量法

3.2.1基本增量法

3.2.2中点龙格-库塔法

3.2.3粘性增量初应变法

3.3屈服准则

3.3.1特雷斯卡(Tresca)屈服准则

3.3.2米赛斯(Mises)屈服准则

3.3.3德鲁克-普拉格(Drucker-Prager)屈服准则

3.4考虑时效的有限元法解析

3.4.1基本假定

3.4.2蠕变应变按时步增量逐次计算的初应变法

第4章高填石路堤蠕变模型的参数反演分析方法研究

4.1概述

4.2模型参数反演分析中常用的方法

4.2.1逆反分析法

4.2.2反分析法

4.2.3反分析法和逆反分析法的优缺点

4.3反演分析中的遗传算法

4.3.1遗传算法的特点

4.3.2遗传算法参数选择

4.3.3填石体三参数本构模型的遗传算法基本操作

4.3.4遗传算法程序实现

4.4考虑时效的工后沉降有限元反演分析步骤

4.4.1反演基础信息的选取

4.4.2运行期蠕变沉降反分析过程

第5章高填石路堤蠕变有限元分析方法的工程应用

5.1概述

5.2高填石路堤沉降观测方法及成果

5.2.1填石体观测的目的

5.2.2沉降观测需要获取的数据及技术方案

5.2.3观测设备

5.2.4观测方法

5.2.5观测成果

5.3考虑时效的高填石路堤沉降有限元计算的应用

5.3.1填石体压缩变形机理

5.3.2沉降过程全曲线有限元计算步骤

5.3.3工程应用

结论

参考文献

致谢

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