【博士】交通荷载下路基土应力、应变量化模型及工后沉降预测研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：工程力学　　授予学位：博士　　学位授予单位：中山大学　　学位年度： 2007年　　路基是路面的支承结构物，在交通荷载作用下，路基土将产生显著的永久变形，表现为较大的工后沉降和不均匀沉降，并逐步反映到路面，进而影响路面结构的使用性能和使用寿命。特别是对于零填方或低路堤情况下的公路软基，由于交通荷载反复作用引起的路基土永久变形，是软土地区高等级道路局部沉陷及相关病害的根源。　　但是，国内外在这一领域的理论及相关技术研究还远没有系统、深入，一些关键性问题尚需通过全面的研究和相应的实践以后才能得到明确和解决，譬如：“交通荷载下路基土中动附加应力的响应模式”、“交通荷载下路基土的动应变特性及其计算方法”、“路基工后沉降的组成及控制措施”等。由于路基土在交通荷载作用下产生的动附加应力与永久变形至今尚未有成熟的计算模式和方法，在实际路道工程设计与建设中，仍是将车辆荷载简化为静荷载，通过静土力学理论来分析交通荷载下的路基土应力、应变行为。　　基于上述情况，本文采用模型模拟试验、循环荷载单轴压缩试验及原位监测试验与理论分析相结合的方法，系统地研究了交通荷载下路基土动附加应力的时空分布规律、提出了路基土动附加应力累积效应的概念，探讨了动附加应力累积与荷载次数、荷载频率、动附加应力水平及深度的关系，同时根据Shakedown理论，分析了交通荷载下路基土弹性应变、应变硬化和应变软化3种应变行为，确定了5种不同类型车辆荷载在4种不同性质路基土中的影响深度，建立了交通荷载下路基土动附加应力量化模型和永久变形量化模型。最后，本文探讨了交通荷载下路基土工后沉降的组成模式及其相关控制技术。研究将为道路工程建设、地基处理及养护技术提供科学的理论基础。　　本文建立的交通荷载下路基土中动附加应力量化模型，假定路基为均质弹性半无限空间体，因此在计算非均质层状地基在交通荷载下产生的竖向动附加应力时，可能会出现较大的误差。为方便计算，本文将车辆荷载在路基顶部产生的竖向动附加应力简化为矩形均布移动荷载，但原位观测试验数据显示，交通荷载在路基顶部产生的竖向动附加应力的波形更适合采用三角形曲线或正弦曲线来描述。进一步的研究可以考虑根据目前的弹性层状体系理论，将车辆荷载简化为三角形荷载或正弦荷载，更深入地探讨交通荷载下在多层路基土中的动附加应力及永久变形的计算方法。　　

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