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1、南開(kāi)大學(xué)博士學(xué)位論文廣義荷載作用下道路與軟基共同作用研究姓名：王金昌申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：朱向榮20030501新江大學(xué)博士學(xué)位論文廣義荷載作用下道路與軟基共同作用研究王金昌2003年5月摘要軟士的天然強(qiáng)度很低，在其上修建半剮性路面結(jié)構(gòu)體前，一般需對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，以滿足道路結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)要求，保證道路的正常運(yùn)營(yíng)。由于半剛性材料的溫縮性和干縮性，路表溫度的驟然升降和持續(xù)低溫，使得半剛性路面中廣泛存在反射裂縫和表面裂縫?；诖?，對(duì)運(yùn)營(yíng)中道路結(jié)構(gòu)體的研究需根據(jù)具體的工程背景抽象出相應(yīng)的計(jì)算模型以反映道路結(jié)構(gòu)體的實(shí)際工作條件。本文首先從理論研究、室內(nèi)試
2、驗(yàn)和數(shù)值分析三個(gè)方面，對(duì)無(wú)損和含有裂縫的道路結(jié)構(gòu)體的研究應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧，闡述了道路與軟土地基相互作用的數(shù)值分析方法，介紹了廣義荷載場(chǎng)簡(jiǎn)化、軟土地基及其上各層材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定及計(jì)算模型尺寸的合理取值范圍。其次，采用公式法和有限單元法計(jì)算一維瀝青混凝土桿低溫下變溫的溫度應(yīng)力，通過(guò)分析給出了采用有限單元法計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)的合適溫度步長(zhǎng)。接著研究了低溫變化溫度場(chǎng)對(duì)軟土地基與無(wú)損、含有表面裂縫及含有反射裂縫道路結(jié)構(gòu)體的相互作用，討論了路表變溫、基準(zhǔn)溫度、表面裂縫長(zhǎng)度和反射裂縫長(zhǎng)度對(duì)道路結(jié)構(gòu)體工作性狀的影響。第三，采用Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則模擬復(fù)合地基和
3、軟土地基，將車輛荷載簡(jiǎn)化為靜荷載，分析瀝青混凝土的溫度、半剛性材料回彈模量、復(fù)合地基材料參數(shù)和厚度對(duì)路表的最大彎沉、殘余變形、基層和底基層層底的徑向應(yīng)力的影響。第四，基于彈塑性動(dòng)力學(xué)理論，采用有限單元法分析了軟土地基上半剛性路面結(jié)構(gòu)體的工作性狀。具體探討了荷載周期、道路結(jié)構(gòu)體的阻尼比、瀝青混凝土的溫度、半剛性基層的回彈模量、復(fù)合地基的材料參數(shù)和厚度對(duì)特征點(diǎn)的豎向位移、基層和底基層層底徑向應(yīng)力的影響。第五，基于彈塑性動(dòng)力學(xué)理論，采用有限單元法，在裂尖設(shè)置奇異單元以反映裂尖的奇異性，通過(guò)裂尖附近裂縫面上結(jié)點(diǎn)的位移插值得到了動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子。探討了荷載周期、道路結(jié)構(gòu)體的阻尼
4、比、瀝青混凝土的溫度、半剛性基層的回彈模量、復(fù)合地基的材料參數(shù)和厚度對(duì)動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度因子、特征點(diǎn)的豎向位移變化規(guī)律的影響。最后，基于損傷力學(xué)理論，通過(guò)等效應(yīng)變假設(shè)原理和能量等價(jià)模型，得到低溫下循環(huán)變溫?fù)p傷因子的分布規(guī)律．以沈陽(yáng)一大連高速公路的預(yù)鋸縫為工浙江丈學(xué)博士學(xué)位論文廣義荷載作用下道路與軟基共同作用研究王金昌2003年5月程背景，預(yù)測(cè)了4cm深的鋸縫在．15。C路表變溫作用下的疲勞壽命。本文分析路表變溫對(duì)軟土地基上半剮性路面結(jié)構(gòu)體的作用時(shí)，考慮了路表降溫導(dǎo)致瀝青混凝土回彈模量的非均勻性，采用線彈性動(dòng)斷裂力學(xué)分析軟土地基上含反射裂縫半剛性路面結(jié)構(gòu)體的工作性狀。通過(guò)引入
5、彈性損傷理論，成功模擬了含預(yù)鋸縫半剛性路面在變溫作用下的擴(kuò)展過(guò)程，并預(yù)測(cè)面層的疲勞壽命。本文的研究對(duì)軟土地基上的半剛性路面的工程實(shí)踐具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：半剛性路面，復(fù)合地基，軟土地基，廣義荷載，表面裂縫，反射裂縫，應(yīng)力強(qiáng)度因子浙扛大學(xué)博士學(xué)位論文廣義荷載作用下道路與軟基共同作用研究王金昌2003年5月StudyontheInteractionofthePavementandSoftClayGroundunderGeneraiizedIoadAbstractThesoRclay,whichitsnaturalstrengthisverystow,sh
6、ouldbedisposedtosatisfythedesignrequirementsofthehi：ghwayandenshIl'etheroadrunmngbeforeitiscoveredbythesemi—rigidasphaltpavement．Thereflectivecrackingandthesurfacecrackinginthesemi-rigidpavementarecomlmonunderthesuddentemperaturechangedandcontinuouslowtemperatureforitssharpcontractionc
7、haractersproducedbythechangeoftemperatureandhumidity．Thecomputedmodelshouldbesimplifiedaccordingtothepracticalengineeringwhenstudyingtheservedhighway．Thepresentstatusofresearchandapplicationisreviewedtotheundamagedanddamagedpavementfromthetheorystudy,theindoorexperimentsandnumeficals
