交通荷载作用下道路与软土地基弹塑性变形分析

建立了循环荷载作用下软黏土地基中孔压发展的经验模型,通过回归分析得到了模型计算参数.采用动态弹塑性有限元法分析了交通荷载作用下道路与软土地基共同作用的变形特性,考虑了孔压对软土地基变形特性的影响.提出了交通荷载在软土地基中的“临界影响深度”的概念,通过计算实例分析表明,在给定工况下交通荷载在软土地基中的临界影响深度约为10m,有效影响深度约为18m,为道路工后沉降计算提供了参考.

动荷载下含反射裂缝沥青路面结构黏弹性分析

为了获得含反射裂缝沥青路面结构的工作性状,基于黏弹性动力学、断裂力学理论和平面应变有限单元法,采用ABAQUS软件,分析了车辆行驶速度、路面结构层的温度和阻尼比对单周期半波正弦荷载作用下含反射裂缝沥青路面结构的动应力强度因子分布规律的影响.结果表明,最大动应力强度因子随行驶速度的增加而减小,当行驶速度由40 km/h增加至120 km/h时,最大动应力强度因子减小了21.6%;不同温度下的最大动应力强度因子出现的时间基本相同,且最大动应力强度因子随温度的升高而减小;路面结构的动应力强度因子曲线随阻尼比的增加而逐渐后移,且最大动应力强度因子值逐渐减小,同时最大动应力强度因子出现的时间向后延迟.

道路行车荷载影响深度分析

提出了黏弹性边界单元有限元模型,用以研究行车荷载在道路中的有效传播深度。通过与Lamb问题的解析解及连盐高速公路实测结果对比分析,验证了数值模型用于研究车辆荷载在道路中引起的动响应具有很好的精度。应用该方法探讨了行车速度、道路各结构层的回弹模量对动响应沿道路深度变化的影响。研究表明,用附加动应力大小作为行车荷载有效传播深度的控制标准不足以反映车辆荷载对道路沉降的影响。尤其对建于软土地基上的道路,建议以竖向动应变作为界定车辆荷载影响深度的控制标准为宜。分析表明,软土地基中行车荷载引起的动响应的影响深度一般在6～10m范围内,这对地基的设计处理和道路工后沉降的控制具有重要参考意义。

车辆荷载下地基数值模型的边界影响分析

针对有限单元法模拟实际为半无限土体时有限边界分析模型会引起较大误差的缺点,引入黏弹性人工边界结合有限元数值模型以便准确地描述循环动荷载作用下地基的响应问题。分别采用固定边界、黏性边界及黏弹性边界有限元3种方法计算了交通荷载作用下的地基响应。通过与Lamb问题解析解对比分析表明,黏弹性边界有限元数值模型的计算结果与解析解非常吻合,而固定边界、黏性边界数值模型的计算结果存在不合理现象。算例表明研究交通荷载作用下地基响应时,尤其是分析重复交通荷载作用下的残余变形,宜采用黏弹性边界有限元模型。

深厚软土地基沉降特性有限元分析

深厚软土地基上修建铁路路堤存在稳定性和沉降两大问题,在其上修建客运专线时沉降成为关键控制因素。采用有限元分析不同施工参数及处理措施情况下深厚软土地基的沉降特性,是一种快速、经济、有效的分析方法,可为深厚软土地基工程实践提供重要参考。文中采用PDSS2000软件分析了福厦线深厚软土地基天然状态、袋装砂井、粉喷桩、粉喷桩结合袋装砂井几种工况的沉降特性,从而指导设计、施工。

深厚软土地基沉降特性离心模型试验研究

离心模型试验是模拟重力作用下土工问题的最有效方法之一。运用离心模型试验模拟了福厦线深厚软土地基天然状态、袋装砂井、粉喷桩、粉喷桩结合袋装砂井儿种工况的沉降特性,结果表明:福厦线深厚软土地基工程性质非常差,不能直接在其上进行路堤填筑;袋装砂井能加快地基固结,但控制沉降作用效果有限;粉喷桩加固能大幅减小软基沉降和提高地基强度,但下卧层工后沉降较大,桩体有明显的下刺现象,工后沉降也较大;粉喷桩结合砂井加固,能显著提高加固区强度和减小工后沉降,是福厦线深厚软土地基处理的有效、合理方法。

考虑次固结时循环荷载引起的软基沉降

为了控制在循环荷载作用下软基路堤的总沉降和工后沉降,采用能够综合考虑主、次固结沉降的Yin-Gra-ham一维等效时间线模型和一维条件下软土"最终"沉降与应力路径无关的性质,获得在正弦循环荷载作用下路堤运行期间长期总沉降和工后沉降近似计算公式,建立路堤总沉降和工后沉降与回弹指数、压缩指数、蠕变系数、初始有效应力、路堤承受的静荷载幅值和动荷载幅值之间的关系,除上述影响因素外,工后沉降还与运行期开始时路堤下软基的总有效应力有关.利用沉降公式计算具体工程软基路堤运行期结束时的长期总沉降量,计算误差小于0.275%.

交通荷载作用下软土路基沉降有限元分析

基于典型的路基路面体系设计方法，利用有限元分析软件ABAQUS分析交通荷载作用下软土路基沉降与荷载振动的关系，并对比了交通荷载与静荷载作用下路基的变形特性。结果表明，可以通过测定各点振动振幅来推测出该点沉降，也可以通过测定各点沉降来评价交通荷载对环境的振动影响；交通荷载作用下路基的变形特性与静荷载作用下不同，且交通荷载作用下路基沉降是静荷载下的沉降的3～4倍。