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饱和粉土路基的变形特性研究

作　者: 杨黎
导　师: 李兴照
学　校: 河南工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 路基饱和粉土数值模拟沉降附加应力
分类号: U416.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 64次
引　用: 1次
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内容摘要

随着我国高速公路的快速发展,粉土成为常见的路基土,粉土路基的沉降预测也逐渐被工程界所关注。由于粉土具有压实困难、强度低、易冲刷等特点,需要对其沉降过程进行详细的研究。因此本文利用有限差分软件,选取合理的本构模型及方法,深入探讨饱和粉土路基的沉降变形特性及竖向附加应力分布,总结饱和粉土路基沉降变形的发展规律,对高速公路的建设具有重要的工程实际意义。本文紧密结合饱和粉土的各种力学特性,模拟交通荷载作用下,针对不同工况的饱和粉土路基的变形,并对模拟结果进行详细的对比分析,主要研究内容如下:1.收集大量文献资料,主要包括有关饱和粉土变形机理和交通荷载对路基沉降影响方面的文章,为论文的写作提供必要的理论依据和参考价值;2.将交通荷载按不同的情况进行模拟,分析并验证数值模拟方法在路基沉降研究中的适用性,并对不同工况下的结果进行对比分析;3.在路基沉降变形方面,将静态模拟法与动力分析法进行详细的对比分析,找出这两种方法的优劣性,为饱和粉土路基的沉降预测提供一定的指导。取得的主要研究成果如下:1.将交通荷载简化成等效静荷载,从静荷载方面模拟饱和粉土路基的沉降变形,与路基规范推荐的理论方法的结果进行对比分析,验证这种方法的简便性、准确性和直观性;2.模拟饱和粉土路基在简化静荷载的作用下,路基的应力状态,从土质条件、路堤高度、地下水位、轴载条件等方面对路基的应力和沉降进行对比分析,总结出路基的应力和沉降变化趋势;3.将交通荷载简化成三角波形荷载,从简谐振动方面,研究动荷载瞬时作用下饱和粉土路基土体中的应力状态,以及循环荷载作用下土体的变形状况;4.在简化静荷载作用下,只能反映出由静荷载引起的弹塑性沉降。在简谐动荷载作用下,可以反映出由循环动荷载作用引起的往返变形和累积残余变形;

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 课题研究的目的和意义  12-13
    1.2.1 课题研究的目的  12
    1.2.2 课题研究的意义  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-18
    1.3.1 我国粉土的类型及研究现状  13-15
    1.3.2 交通荷载作用下路基土的研究概况  15-17
    1.3.3 数值分析方面的研究概况  17-18
  1.4 本文主要研究内容及技术路线  18-19
    1.4.1 本文主要研究内容  18
    1.4.2 技术路线  18-19
第二章 FLAC3D 在分析饱和粉土中的应用  19-33
  2.1 郑州区域性粉土工程特性研究  19-23
    2.1.1 土样所处的地理环境  19-20
    2.1.2 区域性粉土工程特性试验研究  20-21
    2.1.3 土体材料的本构模型及材料参数  21-23
  2.2 FLAC3D 流体—固体相互作用分析  23-26
    2.2.1 FLAC3D 渗流计算的特点  23
    2.2.2 路基模型渗流计算中主要参数的确定  23-25
    2.2.3 路基模型渗流参数的调整  25-26
  2.3 FLAC3D 动力分析方法  26-29
    2.3.1 完全非线性法  26-27
    2.3.2 本构模型的选取  27
    2.3.3 动态多步的设置  27
    2.3.4 路基模型动力边界的选取  27-28
    2.3.5 路基模型力学阻尼的选取  28-29
  2.4 FLAC3D 模拟结果与经典计算公式的对比  29-33
第三章饱和粉土路基沉降的拟静力分析  33-62
  3.1 路基沉降影响因素分析  33-34
    3.1.1 路堤高度对路基沉降的影响  33-34
    3.1.2 地下水位对路基沉降的影响  34
    3.1.3 汽车载重量对路基沉降的影响  34
  3.2 交通荷载的简化分析  34-36
    3.2.1 交通荷载的等效静力简化  34
    3.2.2 车辆轴载的简化  34-35
    3.2.3 轮胎与路面接触轮迹的简化  35
    3.2.4 车辆荷载平面布置的简化  35-36
  3.3 数值计算模型的定义  36-40
    3.3.1 定义模型  36-37
    3.3.2 定义边界条件  37
    3.3.3 定义本构模型及材料参数  37-38
    3.3.4 定义初始应力、填筑过程及施加荷载  38-40
  3.4 结果分析  40-59
    3.4.1 不同密实度对路基的影响  40-44
    3.4.2 不同路堤高度对路基的影响  44-48
    3.4.3 不同地下水位对路基的影响  48-53
    3.4.4 不同轴载条件对路基的影响  53-57
    3.4.5 有无地下水对路基的影响  57-59
  3.5 本章小结  59-62
    3.5.1 交通荷载作用下路基附加应力和沉降规律分析  59-60
    3.5.2 有无地下水对路基附加应力和沉降规律的影响  60-62
第四章交通荷载作用下路基沉降的动力分析  62-75
  4.1 交通荷载的特性分析  62-64
    4.1.1 交通荷载的特点  62-63
    4.1.2 交通荷载的动力简化  63-64
  4.2 数值计算模型的定义  64-67
    4.2.1 定义实体模型  64-65
    4.2.2 定义本构模型  65
    4.2.3 定义边界条件  65-66
    4.2.4 定义初始应力、填筑过程及施加荷载  66-67
  4.3 结果分析  67-74
    4.3.1 车辆荷载瞬时作用下饱和路基土的竖向应力特征  67-69
    4.3.2 车辆荷载长期作用下饱和路基土的竖向变形特征  69-71
    4.3.3 不同工况下路基荷载作用点竖向沉降变化分析  71-74
  4.4 本章小结  74-75
第五章结论与展望  75-77
  5.1 结论  75-76
    5.1.1 交通荷载对饱和粉土路基的静力影响  75-76
    5.1.2 交通荷载对饱和粉土路基的动力影响  76
  5.2 展望  76-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
个人简历  82

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