交通荷載作用下軟土路基殘余變形理論預(yù)測.pdf

1、近二十年來，我國高速公路建設(shè)發(fā)展迅猛。由于地理?xiàng)l件的限制，很多高速公路不可避免地建造在深厚軟土地基上。軟土的高壓縮性、低強(qiáng)度等特點(diǎn)導(dǎo)致許多高速公路在建成運(yùn)營后很快出現(xiàn)路面沉陷、開裂和橋頭跳車等病害。交通荷載作用下軟土路基的殘余變形是一個(gè)值得深入研究的課題。目前對于交通荷載作用下軟土路基的殘余變形研究尚處于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗A段，對變形機(jī)理沒有進(jìn)行系統(tǒng)地研究。本文圍繞交通荷載作用下軟土路基殘余變形機(jī)理展開工作，主要內(nèi)容有：(1)基于彈

2、性多層體系理論，將行車荷載簡化為雙圓均布垂直荷載，計(jì)算行車荷載作用下路基頂面和路基土中豎向應(yīng)力分布。分析了路面結(jié)構(gòu)層厚度和基層剛度對豎向應(yīng)力的影響，建立了連續(xù)半正弦波加載和一定時(shí)間間隔半正弦波加載的路基附加動(dòng)應(yīng)力模式。(2)分析了循環(huán)荷載作用下孔隙水壓力的影響因素，綜述了國內(nèi)外學(xué)者的一些動(dòng)孔壓模型。建立了能考慮等向固結(jié)和非等向固結(jié)飽和軟粘土在循環(huán)荷載作用下殘余孔隙水壓力的計(jì)算模型，并且基于前人的室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果確定了模型

3、計(jì)算參數(shù)，驗(yàn)證了模型的合理性。(3)在飽和超固結(jié)粘土不排水強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)上，引入循環(huán)荷載作用損傷因子，建立了循環(huán)荷載作用下正常固結(jié)飽和粘土不排水強(qiáng)度和循環(huán)荷載作用后排水再固結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算方法，同時(shí)對循環(huán)荷載作用后再固結(jié)系數(shù)對粘土強(qiáng)度增長的影響進(jìn)行了分析。(4)在新的應(yīng)力坐標(biāo)空間，以塑性硬化模量場理論為基礎(chǔ)，結(jié)合等向硬化和移動(dòng)硬化的混合硬化準(zhǔn)則，建立了新型的不排水循環(huán)荷載作用下多面彈塑性本構(gòu)模型。推導(dǎo)了適合常規(guī)三軸試驗(yàn)、直剪試

4、驗(yàn)和平面應(yīng)變試驗(yàn)的多面彈塑性本構(gòu)方程。采用新型多面彈塑性本構(gòu)模型，結(jié)合所建立循環(huán)荷載作用下的孔壓模型，對飽和軟粘土的動(dòng)三軸試驗(yàn)進(jìn)行模擬。同時(shí)，所建立的多面彈塑性模型的正確性得到了驗(yàn)證。(5)對太沙基一維固結(jié)理論進(jìn)行改進(jìn)，使得經(jīng)典的一維固結(jié)理論可以近似模擬三維固結(jié)問題，建立了循環(huán)荷載作用下考慮部分排水的飽和粘土的一維固結(jié)方程。利用所建立的多面彈塑性本構(gòu)模型、孔壓模型和固結(jié)方程對交通荷載作用下軟土路基的殘余變形進(jìn)行預(yù)測，同時(shí)分