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交通荷载下公路路基动力响应及软土下卧层累积变形研究

王文涛  
【摘要】:研究交通荷载引起的公路路基动力响应,预测其软土下卧层累积变形发展,对于工程设计有着重要的指导作用。本文以双层地基模型来模拟加固处理后的公路软土路基,基于弹性介质和Biot饱和二相介质基本理论,研究了双层地基在交通荷载作用下的动应力响应和孔压特性,后引入一循环荷载条件下饱和软土累积变形经验模型,求解了双层地基软土下卧层在循环交通荷载下的累积变形,探讨了荷载移动速度等因素的影响效果,并与实测值做了对比。论文主要内容如下 1.建立了加固处理后的公路软土路基承受交通荷载作用的双层地基模型,上覆加固层和软土下卧层分别由弹性介质和Biot饱和二相介质模拟。基于弹性介质及Biot饱和二相介质运动方程的一般解,结合双层地基模型的边界条件,采用矩阵运算解析求解了交通荷载作用下双层地基模型的动力响应; 2.赋予双层地基模型具体参数,求解了双层地基竖向动应力和饱和土层超静孔压的数值结果,分析了它们的地基内分布,并就荷载移动速度和相关模型参数的影响效果做了分析; 3.采用一循环荷载作用下饱和软土累积变形经验模型,结合交通荷载引起的双层地基饱和土层动偏应力,对公路路基软土下卧层在循环交通荷载下的累积变形做了计算,并分析了荷载移动速度等因素的影响效果。与实测值对比表明,用本文的计算方法来预测公路软土下卧层累积变形的长期发展具有一定的合理性。 考虑到软土路基在加固处理后加固层与软土下卧层力学属性的不同,本文在建立地基模型时用弹性介质和Biot饱和介质来分别模拟以便有所区别;与绝大多数经验模型法计算交通荷载引起的软土变形不同,本文基于动力响应分析确定了软土地基的动偏应力,故可以分析荷载速度对变形发展的影响;在软土下卧层累积变形研究中,本文分析了不同的地基处理程度对累积变形发展的影响,对实际工程的地基处理投入具有一定的参考意义。


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