变速荷载作用下加筋低路堤动力响应分析

为研究变速荷载作用下加筋低路堤的动力响应,将荷载假设成变速均布线荷载,并考虑由于荷载变速产生的水平向应力,将加筋低路堤视为层状各向同性弹性层,采用Goodman模型表示层间接触条件。利用Garlerkin法推导出Fourier变换域内加筋低路堤动力响应的控制方程,提出一种模态叠加法,Duhamel积分和Fourier逆变换相结合的方法推导出任意时刻动力响应的数值解。采用两个算例验证方法的正确性,分析层间接触条件、荷载加速度、路堤高度和筋材刚度对加筋低路堤动力响应的影响。结果表明:层间接触状态对路面结构层底部的位移影响显著,尤其对纵向位移影响很大,且变速状态下这种影响更加明显,工程中应尽量使加筋土上下表面处于完全连续状态;随着初速度和加速度的增加,路面结构层动挠度显著增加,地基土表面动应力峰值明显增加,动应力路径显著增大且沿顺时针偏转;加速度对于正应力和剪应力在加筋低路堤中的衰减有一定的影响;增加加筋材料刚度会导致应力在加筋低路堤中的衰减,剪应力比最大可减小47.9%,正应力比最大可减小29%。

移动简谐荷载作用下层状道路结构的安定下限分析

为了研究移动简谐荷载作用下层状道路结构的安定性问题,先通过傅里叶变换方法和数值积分求得三维层状道路结构在时间–空间域内的动力响应,然后考虑饱和土层的有效应力场而不是总应力场,对现有的静力安定理论和安定极限求解方法进行改进,提出了有效安定极限的概念,并与考虑总应力的安定极限求解方法进行了对比分析。此外,针对饱和土层选取不同的有效内摩擦角,分别研究了荷载移动速度、荷载频率以及道路面层刚度对层状道路结构的有效安定极限和有效临界深度的影响规律。结果表明:有效安定极限与考虑总应力的安定极限求解方法得到的安定极限有明显差异;而且在荷载移动速度较大时,有效临界深度比考虑总应力的安定求解方法得到的临界深度更深。有效安定极限的求解方法更适用于包含饱和土层的层状道路结构设计和安全评估。

水平向非均匀弹性地基上梁的弯曲变形研究

为了研究水平向非均匀弹性地基上梁受静载作用下的弯曲变形,基于欧拉-伯努利梁和简化多层弹性地基理论,推导出了水平向非均匀弹性地基上梁受静载作用下的控制方程.引入虚拟单元概念,利用傅里叶级数和伽辽金法相结合的方法,得到了梁的弯曲变形结果.与有限元的结果进行对比,符合得很好,验证了本文方法的正确性.分析了地基水平向非均匀性对梁弯曲变形的影响.研究结果表明:在不同于水平向均匀地基的情况下,水平向非均匀弹性地基的不同级数系数之间存在耦合的关系;地基的非均匀性对地基上梁的弯曲变形结果有很大的影响;梁与水平向非均匀地基的接触面上存在应力集中的现象,该现象出现在不同地基土的交界处附近.