重复荷载作用下粘性路基土的永久变形预估

利用室内重复荷载三轴试验,研究了在含水量、压实度和偏应力影响下粘性路基土的永久变形特性,并以Tseng-Lytton路基土永久变形预估模型形式为基础,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了粘性路基土的永久变形预估模型;最后利用分层应变总和法,并结合一个典型粒料柔性基层沥青路面结构实例,计算了路基土的永久变形量.     

行车荷载作用下粉土路基的永久变形

为探讨行车条件下沥青路面粉土路基的永久变形规律,首先依据弹性层状体系理论计算不同路面结构类型、不同车辆轴质量下,沥青路面路基的竖向附加应力分布特征;然后通过动三轴试验,分析了粉土路基土在重复荷载作用下的累积塑性应变与动应力大小、土体物理状态的关系,并建立粉土路基土的循环累积塑性应变预测模型;基于上述理论分析和试验结果,探讨行车荷载作用下粉土路基的永久变形.研究表明:路基永久变形随轴载作用次数增加而逐渐增大,但当作用次数超过1×106次,增大速率逐渐减缓;压实度对粉土路基的永久变形影响较大,当路基压实度较低时,提高压实度、增加基层厚度或增大基层模量均能显著减小路基的永久变形,但当压实度高于93%,不同行车荷载、不同路面结构的路基永久变形差别减小.     

重复荷载作用下路基土粘弹塑性永久变形预估

为准确描述重复荷载作用下路基土3阶段永久变形特性,在五元件粘弹塑性体蠕变方程的基础上,通过把正弦荷载转化为恒定荷载,推导出重复荷载作用下路基土永久变形理论预估模型;进行了路基土重复加载动三轴试验,获得了路基土永久变形发展曲线,并采用理论模型对试验曲线进行了回归。结果表明:在重复荷载作用下,路基土永久变形发展明显呈现3个阶段;理论模型可以较准确地描述路基土3阶段永久变形特性。     

沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性变形

为了研究沥青混合料在不同温度、不同应力下黏弹性变形响应,提出了基于三轴重复荷载试验评价沥青混合料抗车辙能力的方法,并对沥青路面车辙发展规律进行了分析。采用半正弦波荷载来模拟路面实际车辆荷载,基于黏弹性五单元八参数模型,推导了能够适用于三轴重复荷载试验的力学模型。结合三轴重复荷载试验的试验结果,利用Origin 8.5软件,对三轴重复荷载试验数据进行拟合,得到了相应的黏弹性参数。对比计算流动数和实测流动数,分析沥青混合料黏弹性变形特性。研究结果表明,温度越高、应力越大,混合料黏弹性变形越大,流变性越小;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合相关系数达到95%以上,表明该模型可以有效地反映沥青混合料黏弹性变形特性。     

融沉变形对柔性路面应力应变影响试验研究

为了研究多年冻土地区路基融沉变形对柔性路面力学性能的影响,采用松铺土和埋设工业冰块2种冻土路基融沉变形模拟方法,修建室内大尺度柔性路面结构试槽并逐层埋设传感器.采用承载板试验方法进行柔性路面面层和基层应力应变检测,通过检测数据的分析得出了融沉变形对柔性路面应力应变的影响规律.结果表明:松铺土测点和埋设工业冰块测点面层与...     

柔性荷载下粉喷桩复合地基变形特性试验研究

进行了粉喷桩复合地基载荷试验,在桩顶和桩周土面埋设了沉降标分别观测桩顶和桩周土面沉降.研究表明:荷载板沉降与桩间土面沉降十分接近,桩间土地面沉降明显大于桩顶沉降,主要表现为桩体部分刺入路基内,柔性荷载下桩土变形不满足等应变条件.在某一深度L0处存在等沉面,即该位置处桩体沉降与桩间土沉降相等.对此提出了一种柔性路基下水泥土桩复合地基沉降计算方法,该方法将压缩层分为3层;a.等沉面以上加固层;b.等沉面以下加固层;c.下卧层,地基沉降为3层土的压缩变形之和,a层的压缩变形可按改进应力修正法计算,b和c层压缩变形可按应力修正法计算.通过工程实例验证了所提出的计算方法.     

既有铁路开行大轴重列车路基的动力稳定性

为研究既有铁路开行大轴重列车路基的变形和强度稳定性,选取既有线典型路基土,借助动三轴仪,试验研究了重载下路基土的累积塑性应变和临界动应力,建立了路基土累积应变的预估公式;在此基础上,通过动力有限元分析得到了重载下路基的动应力,并基于分层总和法的思想计算了路基的动力附加变形.研究表明,当路基压实系数低、饱和度高时,路基动力附加变形随列车轴重增加迅速增大,且轴重超过27 t,增大速率明显加快,但当路基压实系数大于一定条件,轴重增加对路基附加变形的影响较小;重载下路基动力附加变形的影响深度主要在2.5 m内,且显著影响深度约为1.0 m;重载下路基未发生动强度破坏情况下也会产生不能接受的永久变形.可通过提高路基压实系数(或强度)显著减少重载下路基的附加变形量和变形达到稳定的时间.     

沥青混合料永久变形的弹黏塑-损伤力学模型

对Burgers模型中串联黏壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与黏塑性元件串联组成.综合运用黏塑性力学和损伤力学理论,同时引入应变硬化变量和损伤软化变量,建立了基于应变硬化理论的沥青混合料损伤蠕变模型.再采用半正矢波间歇荷载模拟实际路面轮载作用,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的弹黏塑性损伤力学模型.根据室内重复荷载永久变形试验结果,运用最小二乘法原理,得到了弹黏塑性损伤力学模型的相关参数,并对该模型进行了验证.验证结果表明,该模型可以全面、统一地描述沥青混合料永久变形的三阶段特性.     

重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.     

柔性路面粒料层的永久变形计算

基于重复动三轴试验结果,运用Kenlayer程序计算和1stopt统计分析软件进行非线性回归拟合,建立了一种在车辆重复轴载作用下的柔性路面粒料层永久变形量计算方法,并引入现场修正系数对室内永久变形量预估模型进行修正.结果表明,柔性路面粒料层的永久变形量可通过所提出的回归方程直接计算,并可将其用于中国沥青路面车辙预估.     

基于静力贯入的路基压实度确定方法

为了建立公路路基压实度检测的新方法,在研究静力贯入路基变形力学机理基础上,深入考虑路基土体变形的非线性特征,引进分级加载和地基沉降分析的分层总和分析的思想,结合增量广义虎克定律和Duncan-Chang模型,建立了以路基土体初始孔隙率、泊松比、粘聚力和内摩擦角等为参数的路基贯入荷载位移分析模型.基于上述静力贯入位移分析模型,根据实测路基静力贯入荷载位移曲线,引进自适应遗传模拟退火优化反演分析方法,建立了基于静力贯入试验的路基压实度检测方法,该方法不仅可以检测路基压实度,还可以测定路基土体其他物理力学参数,而且,该方法还具有检测速度快和效率高的特点.通过工程实例计算和与现有方法的对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性.     

交通荷载下路基土动应力应变累积的特性

采用模型试验、循环荷载单轴压缩试验及原位监测试验与理论分析相结合的方法,研究了交通荷载下路基土动附加应力的时空分布规律,提出了路基土动附加应力累积效应的概念,探讨了动附加应力累积与荷载次数、荷载频率、动附加应力水平及深度的关系,分析了交通荷载下路基土塑性应变行为。由此得出动应力累积随加载次数的增加而增大,随深度的增加渐趋平缓,并确定了红黏土的临界应力水平为50%,建立交通荷载下路基土动附加应力量化模型和永久变形量化模型。最后,给出了交通荷载下路基土工后沉降的3种组成模式及其相关控制技术。     

基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法

为克服以往路基压实度快速检测法中需要繁琐的标定试验及忽视初始地应力对变形参数影响的缺陷,建立了路基压实度快速检测新方法.首先,基于孔隙介质理论,研究了孔隙率、变形模量及密度随路基材料变形而变化的规律;其次,引入分层总和法和分级加载思想,考虑初始地应力和路基变形均影响路基力学参数变化的特征,建立静力贯入条件下贯入荷载-沉降解析关系;然后,在路基静力贯入试验测得荷载-沉降试验曲线的基础上,利用自适应遗传退火算法反演得路基贯入荷载-沉降解析关系中的各参数,从而建立基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法;最后,通过工程实例对比可知,本文方法精确度满足工程要求,检测过程中无需繁琐的灌水法标定试验,能快速准确地检测路基压实度,表明了本文方法的合理性和可行性.     

滨海细砂路基沉陷机理

为了揭示滨海细砂路基沉陷机理,在实地调研和文献调研的基础上,通过路基湿度状态分析、重复动三轴试验和固结变形试验,研究基于淤塞效应的滨海细砂路基累积沉降量.研究结果表明:滨海细砂路基沉陷主要由细砂渗流—迁移—淤塞现象引发的细砂路基动力变形、固结变形以及砂土流失三部分组成;施工期间,高雨强条件下降雨入渗水流引发细砂迁移—淤塞现象,使得砂芯长时间处于高含水率状态;运行期间,淤塞且过湿的砂芯在重载交通和土压力长期作用下出现过量的动力变形和少量固结变形,从而引发细砂路基沉陷现象.     

地下连续墙-桩-箱(或筏)复合基础沉降分析

提出了由地连续墙－桩－箱筏所构成的复合基础的沉降计算方法,该方法定义为二阶沉降计算方法,进一步论述了在考虑地基上补偿性状的前提下,可用分层总和法计算第一阶段沉降,用变形总和法计算第二阶段沉降。     

考虑模量变化与三维应力影响的地基沉降分析方法

鉴于三维应力作用下土变形模量变化的根本原因在于体积变化,首先视地基土是由孔隙与土颗粒骨架组成的两相介质,将地基土单元抽象为空心球壳单元,利用Walsh公式及体积应力作用下的球壳位移计算公式,导出了地基土变形模量、土颗粒骨架变形模量与地基土孔隙率之间的关系模型,在此基础上,考虑地基土变形模量变化的非线性特征,引进分级加载思想,建立了增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,然后,考虑三维应力影响,联合引进分层总和与分级加载的思想,利用前述地基土增量体积应力作用的地基土变形模量变化的递推关系模型,建立了新的地基沉降分析方法.该方法不仅能反映三维应力及变形模量变化对地基沉降分析的影响,还能有效避免地基土压缩试验曲线或地基静载试验曲线的使用.通过工程实例计算,并与现有同类分析方法进行比较分析,表明了本文模型与方法的合理性与优越性.     

行车荷载作用下湿软路基残余变形的研究

依据弹性层状体系理论计算了行车荷载作用下路基顶面及路基土中的竖向应力，建立了路基附加应力的动力模式，采用室内动三轴试验模拟了行车荷载作用下路基土的残余应变特性和孔隙水压力规律，提出了行车荷载作用下湿软路基残余变形的预估方法，并通过上海成都市外环线通车2年后路基残余变形预估值和实测值的对比计算验证。