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季节冻土区长期重载作用下路基变形稳定性研究

王史记  
【摘要】:我国冻土地区修筑的公路众多,一直遭受着冰冻环境作用和重载汽车行驶产生的动荷载的影响,路基的承载能力与变形稳定性持续劣化。目前,针对季节冻土区,考虑冰冻作用和重载作用的影响,分析与研究路基变形稳定性尚存在不足。这一问题始终制约着公路路基的使用功能,也影响着行车安全与区域国民经济的发展。鉴于此,本论文依托齐齐哈尔-嫩江高速公路K46+732段,以重载汽车荷载、冻融循环为主要线索,借助ABAQUS有限元分析软件,采用数值模拟方法,研究计算季节冻土区公路路基温度场,并开展对季节冻土区循环重载作用下路基的动力响应与永久变形的研究,主要研究内容如下:(1)以实地路基段为背景,针对实地气候条件,建立了季节冻土区公路路基三维有限元分析模型;计算了路基的温度场,分析了路基顶层、路基中间层、路基底层、天然地基底层的温度变化规律,并对比了路基正常期、冻结期、春融期路基温度特征。(2)基于Vload程序实现了重载汽车动荷载模拟,建立了季节冻土区重载汽车荷载作用下公路路基动力响应有限元模型;计算了路基各层的动压应力幅值,并分析了在不同汽车轴重、行车速度、埋深、冻融状态等影响因素作用下路基的动力响应变化规律。(3)在分析路基土永久变形模型的基础上,引入了既有的土体累积永久应变模型,采用分层总和计算方法,建立了季节冻土区长期重载作用下公路路基的永久变形计算方法;分析了其随荷载作用次数的变化规律,并对比不同汽车轴重、形成速度、冻融状态对路基永久变形的影响。


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