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交通循环荷载作用下粉土路堤动力特性试验研究

作　者: 黄志福
导　师: 郑刚；冯守中
学　校: 天津大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 交通荷载路基动应力路床液化动弹模量阻尼比
分类号: U416.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高速公路投入运营以后,在交通荷载反复作用下,路基会产生一定的残余沉降变形,路基的不均匀沉降会使路面产生破坏,从而降低车辆行驶的舒适性,影响行车安全,以及加大道路的维护成本。本文以泗(洪)许(昌)高速公路安徽段为依托,针对粉土路堤开展交通循环荷载作用下粉土路堤动力特性试验研究,解决了依托工程中的路基设计问题,同时对黄、淮河泛区形成粉土地表的淮北平原筑路设计具有指导和借鉴意义。因为缺乏必要的资料,在交通部行业标准《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)、《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)中,粉土都作为路基修筑中的限用填料,通过本文的研究了解和掌握了安徽淮北地区粉土的动力特性,为直接采用粉土填筑路基提供了设计、施工依据。本文提出的创新性研究成果如下:1.淮北粉土路基在交通循环荷载作用下,动应力影响的主要工作区在路面路床下1.5m的深度范围。2.根据动三轴试验得知,粉土体的动应变随着振动次数的增加而增加,在振动前期的约500次范围内,动应变随着振动次数的增加几乎呈线性增大;随后,随着振动次数的继续增加,动应变呈非线性增加,单位振次内的增量在逐渐减小,应变趋于稳定。动应力越大,稳定速度越快。土体在40000次循环加载以后,沉降量趋于稳定。3.安徽淮北粉土在饱和含水量状态下,密实度小于90%的土体,受振动影响,液化应力比达到0.5时,有可能发生液化。4.安徽淮北粉土的动弹模量和阻尼比的取值范围为:压实度达到92%时,动弹模量15.4～32.2 MPa,阻尼比0.16～0.41;压实度达到94%时,动弹模量16.3～36.4 MPa,阻尼比0.17～0.69;压实度达到96%时,动弹模量18.7～42.5 MPa,阻尼比0.18～0.77。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 研究的背景、目的及意义  7-12
    1.1.1 研究区域地貌特征  7-8
    1.1.2 研究区域地质概况  8-9
    1.1.3 淮北平原沉积粉土的成因及分布  9-11
    1.1.4 研究区域粉土的工程性质  11-12
  1.2 国内研究现状  12-13
  1.3 本人研究的主要问题及目的意义  13-15
第二章粉土动三轴试验及分析  15-46
  2.1 粉土动三轴试验  15-21
    2.1.1 粉土动三轴试验方案  15-18
    2.1.2 粉土动三轴试验仪器  18-20
    2.1.3 粉土动三轴试验土样  20
    2.1.4 试验过程  20-21
  2.2 动三轴试验结果分析  21-45
    2.2.1 振动次数与应变关系  21-28
    2.2.2 不同振动次数时动应变与动应力的规律分析  28-36
    2.2.3 粉土的动弹模量  36-37
    2.2.4 阻尼比  37-39
    2.2.5 动弹模量随频率、围压及动应变的变化  39-42
    2.2.6 阻尼比随频率、围压及动应力变化  42-45
  2.3 动弹模量和阻尼比的建议取值范围  45-46
第三章粉(砂)土液化试验及分析  46-49
  3.1 饱和砂土、粉土液化机理分析  46-47
  3.2 试验方案  47
  3.3 液化试验成果  47-48
  3.4 粉(砂)土液化的判别  48-49
第四章交通循环荷载粉（砂）土路堤有限元分析  49-61
  4.1 路堤标准计算断面  49
  4.2 路堤有限元网格模型  49-50
  4.3 材料本构模型  50-51
  4.4 材料参数的确定  51-54
  4.5 计算动荷载  54
  4.6 数值分析结果  54-61
    4.6.1 路基沉降  54-57
    4.6.2 车辆荷载作用随深度的变化  57-59
    4.6.3 路基内塑性区的分布  59
    4.6.4 超孔隙水压的分布  59-61
第五章研究结论  61-63
参考文献  63-65
科研、发明、论文等情况  65-67
致谢  67-68

交通循环荷载作用下粉土路堤动力特性试验研究

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