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路床加筋力学行为与设计方法的研究
| 论文题名： | 路床加筋力学行为与设计方法的研究 |
| 关键词： | 加筋效果;力学行为;累积塑性变形;行车荷载;荷载作用;路基土;累积塑性应变;筋土界面;粒料基层;界面摩阻力;不排水抗剪强度;土工合成材料;动偏应力;有限元分析;三维有限元数值模拟;指标计算;约束作用;拉拔试验;静力荷载;基层厚度 |
| 摘要： | 行车荷载反复作用导致路基中形成过量的累积塑性变形，并进一步引起各种路 面病害问题的产生。土工合成材料用于路床加筋改善路基土的应力状况、减少行车 荷载反复作用下引起的累积塑性变形；利用筋土界面产生的摩阻力对基层底施加侧 向约束作用。本文通过三维有限元数值模拟分别对筋土界面的剪切特性、静力荷载 和行车荷载作用下路床加筋的力学行为进行了深入系统的研究，在此基础上建立了 行车荷载作用下加筋土路基累积塑性变形分析方法。 筋材的侧向约束作用取决于筋土界面摩阻力的发挥，与筋土界面作用特性密切 相关。室内拉拔试验数值模拟表明，筋土界面摩阻力并非均匀分布，位于拉拔端附 近的界面摩阻力有一峰值，随着拉拔端拉伸位移的增大，峰值摩阻力逐渐后移，直 至整个界面发生剪切滑动：筋材拉伸刚度与超载需匹配，超载越大，筋材刚度越高， 筋材承载能力越强。 静力荷载作用下，对于半刚性基层路面，路床加筋主要影响基层和底基层的弯 拉应力，加筋效果取决于筋土界面的连接方式和筋材的刚度，湿软路基上路床换填 加筋还和加筋位置和加筋层数有关；对于粒料基层路面，路床加筋增大了基层粒料 的球应力、减小偏应力，粒料基层层底塑性应变大大减小，同时，减小了传递到路 基表面的剪应力，改善路基表面的压应力分布，加筋效果和基层厚度、筋材拉伸模 量、基层和土基的回弹模量比等因素关系密切，其中，基层厚度影响最为显著。 行车荷载作用下的隐式动力有限元分析表明，加筋效果和行车速度有关，行车 越快，应力波的影响深度越浅，加筋效果相应下降；加筋后，路基中的动偏应力明 显减小，而动偏应力是引起路基累积塑性变形的关键因素，因此加筋显著减小行车 荷载作用下路基中的累积塑性变形。 基于对行车荷载作用下路基土应力水平的有限元分析，结合有效固结应力理论， 参照修正的累积塑性应变指数模型，建立了行车荷载作用下路基土累积塑性应变分 析方法，该方法既可以由不固结不排水抗剪强度指标计算路基土的累积塑性应变， 也可以由固结不排水抗剪强度指标计算路基土的累积塑性应变；利用分层总和法， 可以求得任意次行车荷载作用后路基土的累积塑性变形。 关键词：路基加筋，土工合成材料，行车荷载，拉拔试验，有限单元法，侧向约束，动偏应力，累积塑性变形 |
| 作者： | 王仕传 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 凌建明 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学交通运输工程学院 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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