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砂土永久变形预估模型试验和仿真研究
| 论文题名： | 砂土永久变形预估模型试验和仿真研究 |
| 关键词： | 沥青路面;车辙;砂土永久变形;有限元仿真 |
| 摘要： | 车辙是沥青路面最常见的破坏形式之一，不仅影响车辆行驶的舒适性，严重时还影响行车安全。目前国外的沥青路面设计主要通过两种方法控制路面的过量车辙：一是控制路基顶面的压应变小于容许压应变；二是采用分层总和法直接计算路表的车辙，这两种方法均需要路基土永久变形预估模型。 论文参考国外路基土永久变形以及回弹模量的试验方案以及我国对于路基土压实度、含水量等的规定，对相关试验参数进行论证，建立砂土永久变形试验方案：试件直径为100mm，高为200mm，压实度取91％和96％，含水量取最佳含水量的105％、110％和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10000次；围压取28kPa，偏应力取28kPa、48kPa和69kPa。 利用万能材料试验机(UTM-100)对砂土进行重复加载动三轴试验，得到了砂土永久变形的发展曲线，建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式，使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式，并对回归公式进行了可靠性分析。当荷载作用次数为10000次时，现有路基土永久变形模型预估结果与试验结果间相对误差最小为52％，最大高达376％；本文建立的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式相关系数R2最小值为0.31，平均值为0.41，大于临界值0.28，试验曲线与理论曲线相关系数R2更在0.99以上。结果表明：现有预估模型不适用于砂土，本文建立的砂土永久变形预估公式可靠性较高。 最后，利用有限元软件ABAQUS采用二维模型对砂土室内重复加载动三轴试验进行数值仿真。考虑到土体本构关系具有高度的非线性，土体采用扩展的Drucker-Prager模型。砂土有限元仿真与试验结果对比表明，二者永久变形发展规律相同。 |
| 作者： | 梁伟 |
| 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： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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