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重复荷载作用下粉土永久变形预估模型试验和理论研究
| 论文题名： | 重复荷载作用下粉土永久变形预估模型试验和理论研究 |
| 关键词： | 路基工程;永久变形;土工试验;重复加载动三轴试验;粘弹塑性理论;有限元分析 |
| 摘要： | 路基是路面结构的基础，主要功能是承载由面层传递而下的车轮荷重，并支持路面结构，在路面结构永久变形的开始和传递过程中起着关键性的作用。对柔性路面来说，路面结构的永久变形是路面各组成部分(沥青层、粒料层和土基)的永久变形总和，路基的变形是其中的一部分，特别是在面层较薄的时候。因此为控制整个道路结构的永久变形，对路基土的永久变形进行研究对指导柔性路面设计具有重要的现实意义。 论文首先进行了击实、液塑限、颗粒分析、土粒比重、CBR试验、静态回弹模量、抗剪强度等室内试验来研究路基土的基本性能，更清楚地掌握了土的物理性质和力学特性。 其次论文参考国外路基土永久变形试验方案和路基土回弹模量的试验方案制定了本论文方案。与以往学者的方案相比，通过减小围压，增大偏应力、增大含水量，增加荷载作用次数至十万次甚至更多次直至试件破坏等措施建立了路基土永久变形试验方案：试件直径为100mm，高为200mm，压实度取96％，含水量取最佳含水量的120％；荷载型式为半正弦，频率为1HZ，加载时间为0.2s，间歇时间为0.8s，作用次数取100000次甚至更多直至试件破坏；围压取28kPa，偏应力取围压的6倍、9倍、10倍、11倍，并考虑改变含水量为最佳含水量、增加加载时间为0.4s对永久变形的影响。然后利用万能材料试验机(MTS-100)按永久变形试验方案对粉土进行重复加载动三轴试验，得到了粉土永久变形的发展曲线，研究了各因素(偏应力大小、含水量、荷载作用时间)对永久变形的影响。 最后采用五元件粘弹塑性本构方程推导了重复荷载下的路基土永久变形理论模型，并通过试验结果验证了模型的适用性。应用大型商用有限元软件ABAQUS中UMAT编辑等效粘弹性模型，把动载转换成与其等效的恒定荷载，通过设置分析步来实现重复加载，对粉土的重复加载动三轴试验进行仿真模拟，最终得到了路基土的永久变形发展曲线。对仿真曲线利用推导的公式进行拟合，发现仿真与室内试验所得永久变形曲线发展规律基本相同。仿真 |
| 作者： | 边祥芹 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张洪亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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