車輛荷載作用下風(fēng)積沙和礫類土低路堤工程特性研究.pdf

1、低路堤填筑高度小、工程量和占用土地少，可節(jié)約寶貴的土地資源，且易與自然景觀融為一體，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境影響小，已成為我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。但是由于對(duì)低路堤在車輛荷載作用下的工程特性缺乏了解，在設(shè)計(jì)過程中參數(shù)選取不盡合理，導(dǎo)致路基發(fā)生較大沉降和路面開裂，降低了道路的服務(wù)水平，因此明確低路堤在車輛荷載作用下的工程特性對(duì)指導(dǎo)低路堤的設(shè)計(jì)與施工具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　本文依托交通運(yùn)輸部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“新疆綠洲、

2、荒漠地區(qū)干線公路路基合理高度研究”，采用室內(nèi)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析等方法對(duì)低路堤在車輛荷載作用下的工程特性進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　1.采用四分之一車輛模型，考慮輪胎阻尼和路面不平度的影響以及車輛荷載的循環(huán)特征，得到了車輛附加動(dòng)荷載和車輛動(dòng)荷載的表達(dá)式。
　　2.進(jìn)行了動(dòng)三軸試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了新疆風(fēng)積沙和礫類土的動(dòng)應(yīng)力-動(dòng)應(yīng)變關(guān)系、動(dòng)彈性模量、阻尼比、臨界動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)強(qiáng)度，總結(jié)了圍壓、含水率、壓

3、實(shí)度、動(dòng)荷載作用頻率以及初始靜偏應(yīng)力對(duì)風(fēng)積沙和礫類土的動(dòng)應(yīng)力-動(dòng)應(yīng)變關(guān)系、動(dòng)彈性模量、阻尼比的影響規(guī)律，提出了動(dòng)應(yīng)力-動(dòng)應(yīng)變關(guān)系雙曲線模型、動(dòng)彈性模量-應(yīng)變關(guān)系冪函數(shù)模型和動(dòng)強(qiáng)度-作用次數(shù)關(guān)系指數(shù)曲線模型，確定了不同條件時(shí)風(fēng)積沙和礫類土的臨界動(dòng)應(yīng)力。
　　3.開展了3種地基狀態(tài)時(shí)礫類土低路堤和風(fēng)積沙低路堤模型試驗(yàn)，通過改變加載大小和頻率模擬不同軸重和不同行駛速度的車輛荷載，研究了低路堤在靜載、短時(shí)動(dòng)載和長(zhǎng)時(shí)動(dòng)載作用下的工程特性，得

4、到了路基和地基范圍內(nèi)各深度處的應(yīng)力、各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)變以及應(yīng)力的傳遞衰減特性。明確了靜載大小、動(dòng)荷載峰值、動(dòng)荷載作用頻率、動(dòng)荷載作用次數(shù)、地基含水率和路基填料對(duì)低路堤工程特性的影響規(guī)律，分析了低路堤在靜載、短時(shí)動(dòng)載和長(zhǎng)時(shí)動(dòng)載作用下工程特性的差異，提出了長(zhǎng)時(shí)動(dòng)載作用下低路堤動(dòng)應(yīng)力累積模型。
　　4.建立了車-路三維動(dòng)力分析有限元模型，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模型試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模型的正確性，基于該模型分析了路堤高度和模量、基層厚度和模量、面層厚