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粉性土路基变形沉降的有限元分析
| 论文题名： | 粉性土路基变形沉降的有限元分析 |
| 关键词： | 粉性土;路堤;沉降;变形;有限元 |
| 摘要： | 黄泛区粉性土是沿黄公路工程建设中最主要的路基填料，级配不良，具有难压实和压实后易变形的特点。黄泛平原高速公路基本采用半刚性路面结构，因此路基的变形是导致路面早期破坏的重要因素之一。公路工程界对路基的沉降变形问题研究还不十分深入。高速公路的快速发展，对其路基不可能预留充分的固结沉降时间，这就要求对运营期的路基沉降变形实施有效的预控手段。对黄泛区粉性土路堤在不同行车荷载、不同压实度、不同填筑高度下的沉降变形状况，用有限元方法进行计算分析，进而提出粉性土路堤设计指标、质量控制标准的改进建议是十分必要的，对我省黄泛区的高速公路建设具有重大的理论和工程实践意义。 由于粉性土的性态十分复杂，理论解析法求解路基变形问题困难很大，有限元法是求解复杂土力学问题的有力工具。为解决路基土力学课题，分析时多采用与岩土材料力学性质相适应的弹性、粘弹性以及塑性理论。路堤作为带状构造物，其变形主要为竖向变形，在分析中将其视为平面应变问题。本文采用典型的路基断面和路面结构形式，用有限元方法分析路堤在不同行车荷载、不同压实度、不同填筑高度下的沉降变形状况，对比了部颁压实度标准和强化压实标准，超载以及固结沉降对路堤变形的影响。分析计算结果发现：路堤内应力和变形随填筑高度逐步增大，当路堤填高大于8m时路基顶面弯沉就超过了半刚性沥青路面对其的要求。车辆荷载应是影响路堤变形、应力和应变状态的主要因素，超限车是影响路堤变形的关键因素，会导致基层板底的弯拉应力急增，使路面始终处于疲劳弯拉状态。固结沉降对透水性好的粉性土路堤的作用较大，是影响路堤变形的另一重要因素。 本文的研究得出如下主要结论： 1.粉性土是一种具有特殊工程性质的土类，现行规范把粉性土作为一个独立的土类区别于砂性土和粘性土，是科学的。 2.过高的粉性土路堤产生的变形，足以超过路基顶面的容许弯沉，使运营中的路面结构始终处于较高的疲劳弯拉状态。 3.提高压实度可以减少路堤的变形，增加路堤的承载力。 |
| 作者： | 杜红庆 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 商庆森 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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