交通荷載對(duì)道路工后沉降影響的研究.pdf

1、道路沉降可以分為道路施工期沉降和道路工后沉降。道路施工期沉降一般通過填補(bǔ)加高等措施解決,道路工后沉降需對(duì)運(yùn)營(yíng)中的道路進(jìn)行平整性修補(bǔ),對(duì)道路的運(yùn)營(yíng)能力、維修成本影響較大。引起道路工后沉降的原因主要有:固結(jié)殘余孔壓消散、交通荷載等。精確預(yù)測(cè)道路在交通荷載作用下的工后沉降,對(duì)道路在設(shè)計(jì)、施工過程中采取有效措施來減少道路工后沉降具有重要的意義。論文針對(duì)這一問題開展了如下工作:
　　 首先,論文采用脈沖函數(shù)的有限差分近似表達(dá)式模擬交通荷載

2、,反映交通荷載的作用點(diǎn)、軸重、行車速度。理論驗(yàn)證了該表達(dá)式模擬交通荷載特征與勻速移動(dòng)荷載作用于彈性半空間表面的豎向動(dòng)應(yīng)力特征一致,試驗(yàn)驗(yàn)證了與實(shí)際行駛車輛在道路中引起的豎向動(dòng)應(yīng)力脈沖曲線特征結(jié)果一致。
　　 其次,基于原狀杭州軟粘土的三軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果中土體軸向應(yīng)變和偏應(yīng)力呈應(yīng)力-應(yīng)變硬化或者應(yīng)力-應(yīng)變軟化形式、Es/Enf50與q/qf呈非線性關(guān)系,論文提出了HardeningSoil(HS)修正模型。該修正模型能描述在三軸壓縮

3、試驗(yàn)中土的應(yīng)變硬化及應(yīng)變軟化現(xiàn)象、非線性剛度軟化現(xiàn)象,且該修正模型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與實(shí)測(cè)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的相關(guān)系數(shù)大于0.97。
　　 第三,基于道路為半空間無限體,論文采用Plaxis有限元軟件,建立了黏彈性人工邊界有限元數(shù)值模型。其中黏彈性人工邊界條件為在有限元模型的截?cái)噙吔缣?(1)采用吸收邊界模擬系統(tǒng)在振動(dòng)過程中動(dòng)應(yīng)力波動(dòng)向遠(yuǎn)場(chǎng)介質(zhì)輻射的特點(diǎn),消除了應(yīng)力波在固定邊界上的反射而導(dǎo)致振動(dòng)波在有限域內(nèi)的振蕩反射,使得計(jì)算周期出現(xiàn)

4、放大或縮小及卸載后出現(xiàn)動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力反復(fù)振蕩的不正常現(xiàn)象;(2)采用錨錠桿單元模擬線性彈簧作用,解決吸收邊界在低頻作用下出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象而導(dǎo)致動(dòng)位移響應(yīng)與理論值有較大差異的穩(wěn)定問題。結(jié)果顯示:黏彈性人工邊界的有限元數(shù)值分析模型計(jì)算區(qū)域小,模擬交通荷載作用下道路的動(dòng)響應(yīng)準(zhǔn)確性好。
　　 第四,基于循環(huán)三軸試驗(yàn),采用εp-N與Up/σc-N的冪函數(shù)關(guān)系擬合了累積塑性應(yīng)變-加載次數(shù)及累積孔壓比-加載次數(shù)的關(guān)系,考慮的影響因素涉及動(dòng)偏應(yīng)力

5、幅值和振動(dòng)頻率等交通荷載因素,孔隙比、粒徑、含水量、回彈模量等道路因素,初始靜偏應(yīng)力和圍壓等試驗(yàn)初始應(yīng)力條件。
　　 第五,基于Plaxis有限元軟件,采用脈沖函數(shù)的有限差分形式模擬交通荷載、以HardeningSoil非線性剛度軟化修正模型模擬土的本構(gòu)關(guān)系、以黏彈性人工邊界模擬有限元模型邊界上波的傳播,建立模擬交通荷載作用下道路動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值分析模型。利用上述數(shù)值分析模型,計(jì)算了交通荷載作用下道路的初始靜偏應(yīng)力、圍壓等試驗(yàn)初始應(yīng)