交通荷載下路基軟土動(dòng)應(yīng)力累積及塑性應(yīng)變累積特性研究.pdf

1、長(zhǎng)期交通荷載作用下，在路基中將產(chǎn)生動(dòng)附加應(yīng)力(以下簡(jiǎn)稱“動(dòng)應(yīng)力”)、超靜孔隙水壓力及塑性變形的累積效應(yīng)，造成路基土軟化，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞。至今仍缺乏一合理的方式用來確定交通荷載下路基中累積的動(dòng)應(yīng)力以及塑性應(yīng)變。如能定量分析動(dòng)應(yīng)力累積特性及塑性應(yīng)變累積特性，就能預(yù)控路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展，最終提高路面設(shè)計(jì)與管理的效能。 本論文通過不同循環(huán)加載條件下的模型模擬試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原型監(jiān)測(cè)試驗(yàn)及理論分析，研究在交通荷載條件下，主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)時(shí)路基軟

2、土的動(dòng)應(yīng)力、超靜孔隙水壓力和塑性應(yīng)變的累積特性及發(fā)展規(guī)律，探討路基軟土在循環(huán)動(dòng)荷載下產(chǎn)生累積特性的原因和主要影響因素?；趶V義塑性位勢(shì)理論中的應(yīng)力增量方程及有效應(yīng)力原理，根據(jù)孔隙水壓力系數(shù)，結(jié)合試驗(yàn)擬合參數(shù)，建立了交通荷載下主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)時(shí)路基軟土中的動(dòng)應(yīng)力累積方程；并應(yīng)用廣義塑性位勢(shì)理論和雙屈服面理論，借助安定(shakedown)理論及等價(jià)粘塑性理論，結(jié)合試驗(yàn)擬合方程及擬合參數(shù)，建立了主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)條件下基于安定理論的雙屈服面等價(jià)粘塑性

3、本構(gòu)模型，用于預(yù)測(cè)路基軟土累積的塑性應(yīng)變。 論文取得的研究成果主要包括了以下幾方面： (1)通過模型模擬試驗(yàn)及原型監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得出交通荷載下路基軟土中動(dòng)應(yīng)力、孔隙水壓力和塑性應(yīng)變的累積特性及發(fā)展規(guī)律，探討了影響累積特性的主要因素。 (2)采用安定理論，對(duì)交通荷載作用下路基土的動(dòng)應(yīng)力、塑性應(yīng)變進(jìn)行安定狀態(tài)分析，確定了一個(gè)臨界應(yīng)力水平，判定路基土是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。采用土的結(jié)構(gòu)性、能量耗散及土的結(jié)構(gòu)熵理論，對(duì)路

4、基軟土的累積特性、遲滯行為、彈塑性行為等進(jìn)行定性分析，揭示交通荷載作用下路基土產(chǎn)生累積效應(yīng)的機(jī)理。 (3)建立了循環(huán)動(dòng)荷載下主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)時(shí)路基土有效動(dòng)應(yīng)力累積方程。通過改進(jìn)的亨開爾孔壓模型及試驗(yàn)擬合的孔壓系數(shù)，結(jié)合主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)的總應(yīng)力增量，按有效應(yīng)力原理，結(jié)合試驗(yàn)擬合的函數(shù)，建立動(dòng)應(yīng)力累積方程。用VB程序語言編制的數(shù)值計(jì)算程序計(jì)算動(dòng)應(yīng)力累積量，將計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)原型實(shí)測(cè)結(jié)果及模型模擬試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 (4)建立了循環(huán)

5、動(dòng)荷載下主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)時(shí)路基土基于安定理論的雙屈服面等價(jià)粘塑性本構(gòu)模型?；诎捕ɡ碚?，借助雙屈服面理論及等價(jià)粘塑性理論的推導(dǎo)，結(jié)合試驗(yàn)擬合函數(shù)及擬合系數(shù)，建立了交通荷載下主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)時(shí)路基軟土雙屈服面等價(jià)粘塑性本構(gòu)模型。最后利用VB程序語言編制數(shù)值計(jì)算程序?qū)λ苄詰?yīng)變累積量進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與開放交通后的實(shí)際路基沉降結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 本文創(chuàng)新點(diǎn)有以下2點(diǎn)： (1)建立了交通循環(huán)動(dòng)荷載下主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)時(shí)路基土的有效動(dòng)應(yīng)力累積

6、方程行車荷載、加載次數(shù)、路基深度對(duì)路基土的動(dòng)應(yīng)力累積具有重要影響，已有的資料及研究成果顯示，尚無學(xué)者將這三者結(jié)合起來分析和討論，缺乏相關(guān)的量化研究。本文將三者結(jié)合起來，通過試驗(yàn)擬合曲線和擬合參數(shù)以及有效應(yīng)力原理和廣義塑性位勢(shì)理論的增量推導(dǎo)，建立了主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)時(shí)路基軟土的動(dòng)應(yīng)力累積方程。 (2)建立了交通荷載下基于安定理論的路基軟土雙屈服面等價(jià)粘塑性本構(gòu)模型模型基于動(dòng)應(yīng)力累積的求解方程，考慮行車荷載、加載次數(shù)、路基深度對(duì)路基土塑性