路基压实黄土动力特性及车辆荷载作用下的响应研究.pdf

壤爹太海博士学位论文路基压实黄土动力特性及车辆荷载作用下的响应研究教授分类号:篣谎Ш牛築导师姓名职称申请学位级别李又云谢永利博士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期年论文答辩日期年学位授予单位长安大学答辩委员会主席学位论文评阅人谢定义冷培义韩晓雷张金喜王晓谋
摘要大的沉降会使路面产生破坏,降低车辆行驶的舒适性,甚至影响行车安全。这种问题在公路工程中非常常见,增加了惊人的维修费用。本文针对这个问题进行了系统深入的研本文利用崾匝橐茄芯苛搜故祷仆猎诓煌跏加αψ刺⒉煌俊不同干密度与不同振次下的动力特性,总结这些因素对其动弹模量、阻尼比、动变形、动强度、残余应变与振陷等动力特性的影响,在此基础上对压实黄土的动本构关系进行分析,得到双曲线型本构关系中有关参数的取值。路基土体变形是车辆荷载长期反复作用的结果,与土体的流变特性联系密切,通过应变控制式室内动三轴试验,对压实黄土的流变特性进行研究,得到不同应力状态、不同含水量与不同干密度状况下压实黄土的动力流变特性,提出了相应的经验计算公式。路面的不平顺性是车辆产生振动的原因,车辆自身的结构特性对车辆动载大小有着非常重要的影响。通过对路面不平度的数学输入模型及其车辆模型的系统分析,编制了相应的计算程序;研究了不同平顺性路面、不同车速与超载情况下车辆轮载的变化规律。在此基础上,对车辆轮载在频域中的特征进行了分析。附加动应力在路基路面中的分布规律是确定交通荷载作用下路基路面累积残余变形的前提,其与振波在路基中的传播与衰减有着密切联系。通过对无限弹性体与半无限弹性体中振波传播规律的分析,得到各种振波的波速计算公式,分析了振波的衰减规律。基于有关文献试验成果,对成层土体与路基中附加动应力的分布规律进行数值分析,验证了该有限元计算结果的可靠性。通过有限元程序对车辆荷载作用下路基动力响应的数值分析,得到车辆荷载作用位置固定与移动情况下附加动应力在路基中的分布规律及其累积残余变形的变化规律,并分析了超载情况下路基的动力响应。最后,就压实黄土动参数对路面变形的影响做了分关键词:交通荷载,动三轴试验,车辆模型,附加动应力,阻尼比,残余变形公路投入运营以后,在交通荷载反复作用下,路基会产生一定的残余沉降变形,过究。析。
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论文作者签名:/参叹枷舢昙渔,《愎瑽辏了日论文独创性声明乙论文知识产权权属声明;本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。本人在导枷滤瓿傻穆畚募跋喙氐闹拔褡髌罚J恫ü槭粞校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为长安大学。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑论文作者签名:导师签名
第一章绪论土体动力特性及永久变形计算熟;但通过大量的调查与研究发现,后者也不可忽视,这主要是因为设计交通量低于实我国西部黄土地区,黄土作为路堤填筑材料在公路建设中应用十分广泛。因此,交通荷载作用下压实黄土路基动力特性及其产生的累积残余变形问题成为目前公路建设中关注的重点问题。通过对已有黄土研究成果的分析,发现以往黄土动力特性的研究多系考虑时间因素影响的研究成果较少。因此,黄土的流变特性研究非常重要。在我国,土体的流变研究主要集中在软土、软粘土、淤泥质土方面,黄土的流变特性的研究不多成果,归纳起来主要有以下三个问题:一是压实路基动力特性及永久变形的确定;二是土体动力特性的研究中,按照动力作用类型的不同而分为三种:单一大脉冲荷载,世纪年代,随着机器制造业和交通运输业的蓬勃发展,人们开始研究动力机器和交通车辆等振动作用下地基的动力特性;第二次世界大战以后,随着原子工业的发展,人公路是由路面、路基及地基组成,作为车辆通行的结构载体,其沉降变形的特性受到很大的关注。公路自身的沉降主要是路基与地基土体受到附加应力而引起的,究其原因可以分为两大类:首先是路堤及地基在外部静力作用下产生的固结沉降,其占主要部分;其次是路基在车辆荷载反复作用下产生的累积残余变形,其变形量较小,但对公路后期营运质量有着重要的影响【俊D壳埃郧罢叩难芯拷衔<校依砺刍∠喽猿际交通量及其车辆超载严重等原因所致。集中于原状黄土,而对压实黄土的研究较为少见。公路路基在交通荷载作用下的沉降与时间有着密切的联系,以往黄土应力一应变关见,且一般是针对原状黄土在静力作用下进行的。压实黄土在动力作用下的流变特性的研究尚属空白。车辆动载作用下路基变形特性的研究涉及那些方面的内容,结合目前国内