基于多相模型均勻化理論的公路復合地基和加筋路堤力學性質研究.pdf

1、復合地基由于施工速度快、沉降可控制的特點成為高速公路、鐵路及其橋頭過渡段等工程軟土地基處理的主要措施。同時隨著土工加筋技術的發(fā)展，土工合成材料在高速公路的建設中得到了廣泛的應用。雖然復合地基和加筋路堤技術在高速公路建設中積累了較豐富的工程經(jīng)驗，但復合地基和加筋路堤力學性質的研究還不夠深入。
　　本文將復合地基的樁體看作是加筋體，根據(jù)復合地基和加筋路堤的共同特征，即加筋體以周期形式分布在基質體中，加筋體的剛度和強度遠遠大于基質體的剛

2、度和強度且加筋體之間的尺度遠遠小于整個結構體的尺度，由此引入多相模型和均勻化理論，同時運用屈服設計對高速公路復合地基和加筋路堤的力學性質進行了系統(tǒng)的研究，取得如下成果：
　　1．將復合地基和加筋路堤看作是由基質體和加筋體組成的兩相系統(tǒng)，根據(jù)變形體虛功原理和熱力學 Clausius-Duhem不等式分別導出了其平衡微分方程和本構方程，在基質體與加筋體完全粘接的條件下，把基質體與加筋體看作是宏觀均勻化結構體，根據(jù)其周期性及漸近展開導出

3、宏觀微分方程，并得到了均勻化系數(shù)。
　　2．根據(jù)復合地基的基質體和加筋體的平衡微分方程以及各自的本構關系和相互作用，得出了樁土應力比的解析表達式；在完全粘接條件下，利用均勻化理論導出了樁體荷載分擔比的解析表達式。
　　3.利用均勻化理論和宏觀屈服條件對路堤下復合地基的承載力進行了研究，得出復合地基承載力的上限；根據(jù)承載力為加固區(qū)相對寬度的函數(shù)，得出在不同相對寬度條件下復合地基承載力無量綱參數(shù)的計算公式。
　　4.利用均

4、勻化理論和屈服設計對路堤下復合地基沉降進行分析研究，針對路堤的分級填筑使復合地基上荷載逐級增加的實際情況，并考慮初始應力場對加固區(qū)沉降的影響，將路堤下的復合地基沉降分為四個階段，并得到相應各階段的計算公式。
　　5.利用多相模型和屈服設計對加筋路堤的穩(wěn)定性進行了分析，根據(jù)屈服設計的上限定理，得到加筋路堤的上限值為路堤填料的內摩擦角和加筋體長度與路堤相對高度的函數(shù)，并獲得了加筋路堤穩(wěn)定性的臨界高度和控制加筋路堤的破壞條件。