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原文传递车辆荷载作用下路基沉降计算方法研究

论文题名：	车辆荷载作用下路基沉降计算方法研究
关键词：	车辆荷载;主应力轴循环旋转;模量衰减;路基沉降;经验系数法
摘要：	交通荷载作用下路基土体将产生附加变形，主要表现为工后沉降及不均匀沉降，进而影响到交通工程在实际使用中的性能及寿命。交通荷载作用下路基土体中会发生主应力轴连续循环旋转，也会产生动附加应力，但在当前实际工程计算中仍将车辆荷载简化为静荷载并忽略主应力轴旋转的影响，用静土力学理论分析计算交通荷载作用下地基土沉降。基于上述情况，本文从常用的分层总和法计算式出发，通过主应力轴连续循环旋转试验和数值计算，系统研究了主应力轴连续循环旋转对土体剪切模量的影响及地基中附加动应力与荷载速度及分布方式的关系，最后基于研究成果发展了沉降计算理论，提出了考虑车辆荷载作用的沉降计算方法。本文主要工作及成果如下：　　 1.把整个路基系统简化为两部分，地基土体简化为弹性半空间体，分两步计算列车荷载作用下地基中动应力。首先计算列车荷载作用下路基顶部反力分布，再将此反力作为作用在地基土表面的移动荷载，计算其在地基内部引起的动应力。通过数值计算考虑列车荷载移动速度及不同分布方式对地基中动应力特征的影响，从而为提高工程实际的沉降预测精度提供依据。研究表明：(1)地基土中的动应力随着荷载速度的增大而增大，在低速阶段动应力增长有限且与速度近似成线性关系，当荷载速度逐渐接近临界速度时动应力增长迅速，分析讨论后建议采用经验系数法来计算地基土表面的动应力；(2)与移动点荷载和矩形荷载相比，条形移动荷载作用下荷载速度对动应力的影响最小，在低于0.6倍临界速度时可以忽略不计。将列车荷载可以简化为移动条形荷载，结合现行车辆运行速度区间，认为可以忽略地基土中由列车移动荷载引起的附加动应力。　　 2.利用空心圆柱扭剪仪，开展了主应力轴连续循环旋转试验。试验结果表明：(1)主应力轴连续循环旋转将引起土体的变形，且随着循环次数的增加变形逐渐增大；(2)从试验的剪应力剪应变关系中可以看出土体的剪切模量随着循环次数增加逐渐减小，当循环达到一定次数后模量趋于稳定；(3)以此试验数据为基础，推导出分层总和法计算式的修正系数表达式，用于修正由主应力轴连续循环旋转引起的土体模量衰减对地基土变形的影响。并结合现有研究提出修正系数一般取值范围；　　 3.研究了路基不均匀沉降的产生原因及发展规律，总结了当前比较实用的沉降计算方法，分析了各计算方法的优缺点以及适用情况。以分层总和法计算式为基础结合车辆荷载的特点，从主应力轴连续循环旋转及车辆荷载引起的动应力分布特征两方面去考虑，改进现有沉降计算方法的不足，提出车辆荷载作用下路基沉降计算新方法，使其能更加适合车辆动荷载作用下的沉降计算。
作者：	陶冶
专业：	岩土工程
导师：	温晓贵;周建
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文