交通荷载下盐渍化软土地基低路堤动力响应分析

摘要

本文依托工程为通古勒格淖尔至额尔克哈什哈公路，该项目位于腾格里沙漠，沙漠区域内，沙丘、盐沼、山地、湖盆、草滩及平原交错分布，路线穿过湖盆地带，较多分布为盐渍化软土。此外，沙漠地区公路多设计为低路堤，受交通荷载的影响更甚。
　　本文通过现场调查与室内试验对公路沿线盐渍土分布特征进行了研究，得到了沿线盐渍土分区图；建立现场试验路，在施工期与运营期对路基进行沉降观测，结果表明，除去异常数据断面，采用风积沙、砂砾换填处治，沉降速率较小，沉降稳定，满足工程建设要求。
　　根据本项目实际，采用简谐荷载模拟交通荷载，以分布带的方式实现荷载移动，建立了移动简谐荷载下三维路堤模型，对风积沙换填处治、车辆满载和车速40 km/h下的路基动力响应进行了数值计算，分析了竖向位移、应力沿深度变化的规律以及动应力的滞后效应，得到了动力时程曲线，结合路基工作区概念，确定了该工况下风积沙路基动力响应影响深度约为1.9 m。与上文同位置的地基换填深度对比，进一步验证了试验路段的处治方案是合理的。
　　考虑超载、地基加固区材料及行车速度等因素，单因素变量控制进行数值计算。超载时，动力响应影响深度远大于满载下的1.9 m，从竖向塑性应变区域可以看出，超载可能对路基及边坡造成很大的破坏；采用砂砾处治时，砂砾材料改善了上部路基的变形特性；动荷载的作用时间与幅值是动力响应的主要影响因素，竖向动位移、等效塑性应变值主要受作用时间的影响；车速增大引起了更大的动荷载幅值，导致竖向动应力的波动增长剧烈，竖向塑性应变越大。随着车速增大，动力响应愈加剧烈，随后变弱，对应车速下，动力响应有一个峰值，本文中108 km/h时，动力响应最为明显。
　　与已有的试验研究成果进行了对比，结果表明，本文有限元模型数值计算结果在规律上是可靠的，得到的结论与试验段监测结果可以为其他类似地区盐渍化软土地基及低路堤设计施工作参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 盐渍化软土研究现状

1.3 交通荷载下低路堤动力响应研究现状

1.4 本文主要工作

第二章 盐渍化软土物理力学特性及处治方案

2.1 工程概况

2.2 公路沿线盐渍土分布特征

2.3 盐渍化软土地基沉降监测分析

2.4 本章小结

第三章 交通荷载的特性及分析

3.1 交通荷载的特点

3.2 交通荷载对道路的影响分析

3.3 交通荷载的简化与模拟

3.4 移动简谐荷载下三维路堤模型

3.5 本章小结

第四章 交通荷载作用下路基动力响应分析

4.1 模型的建立和参数选取

4.2 移动简谐荷载作用下路基动力响应分析

4.3 本章小结

第五章 不同工况下路基动力响应分析

5.1 超载对路基动力响应影响分析

5.2 地基加固区材料对路基动力响应影响分析

5.3 行车速度对路基动力响应影响分析

5.4 本文数值分析结果与相关研究成果的对比

5.5 本章小结

结论与展望

结论

进一步研究建议

参考文献

致谢