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重载车辆及其动态荷载作用下滨海软土地区低矮路基的动力特性

耿晓婷  
【摘要】:随着高速公路的快速发展,高路堤设计缺点越来越明显,工程造价高、施工困难、施工周期长、公路通行后沉降量大。于是,人们开始采用低矮路堤代替高速公路高路堤的设计理念。低矮路基有利于节约土地、减小结构自重,但填筑高度的降低可能会使车辆荷载的作用范围深入到地基土当中,尤其在滨海软土地区,更为显著。因此分析软土地区低矮路基设计中存在的问题有重要的实际意义。本文介绍了车辆动态荷载产生原因,利用四分之一车辆振动模型,推导出动态荷载系数和正弦波路面函数,并阐述了动态荷载系数与路面波长、路面振幅、车速、载重之间的关系曲线。在此基础上,结合天津滨海新区西外环工程,分析了不同状态下路基应力、变形趋势。把沥青路面模拟为弹性多层体系,利用ANSYS建立路面结构三维有限元模型,结合实测,分析了重载车辆荷载引起的软土地基沉降变形与受力规律及其影响因素,得出了不同轴载、不同填筑高度及行车速度等对路基在车辆荷载作用下的年沉降量变化曲线。最后分析了车辆重载及其动态荷载对路基工作区深度的影响规律,提出了减小软土地基上低矮路堤沉降变形的工程处理措施建议。为在软土地区修建低矮路基公路设计和施工提供了有利参考依据。


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