淺談交通荷載作用下道面和軟土地基共同作用數(shù)值分析

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1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文交通荷載作用下道面和軟土地基共同作用數(shù)值分析姓名：王林玉申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：曾國(guó)熙;朱向榮19990701王林玉浙江大學(xué)博士學(xué)位論文1999年7月交通建墼堡星下道面和墼圭墼!夢(mèng)同作用墼蘭重蘭至握摘要N機(jī)場(chǎng)、高速公路對(duì)地基變形有嚴(yán)格限制，受地理?xiàng)l件的制約，許多大型民用機(jī)場(chǎng)和高速公路不得不建造在深厚的軟土地基上，由于軟土地基含水量高，變形大，?般先要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的堆載預(yù)壓，以消除土體的固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。盡管如此，使用期間在飛機(jī)、汽車等交通荷載作用下道面也會(huì)由于軟粘土的塑性變形而在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生沉降，因而有必要研究道面和地基在交通荷載作用下的應(yīng)力

2、和變形問(wèn)題。丫本文首先從理論研究、室內(nèi)外試驗(yàn)和數(shù)值分析三個(gè)方面總結(jié)了目前道面體系的研究現(xiàn)狀，闡述了結(jié)構(gòu)與土體共同作用的數(shù)值分析方法，然后采用彈粘塑性有限元理論編制了結(jié)構(gòu)與土體共同作用的計(jì)算程序舾嘲，分析了機(jī)場(chǎng)跑道在飛機(jī)靜荷載作用下道面、基層和軟土地基的應(yīng)力、撓度以及永久變形隨時(shí)間的變化規(guī)律，并討論了地基模量、流動(dòng)性參數(shù)等的改變對(duì)道面應(yīng)力應(yīng)變的影響。＼(采用Moh卜coulomb屈服準(zhǔn)則和相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則，通過(guò)屈服面和加載面相結(jié)合的思想得出了循環(huán)荷載作用下道面基層和軟土地基的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，用于計(jì)算交通荷載作用下道面累積變形隨時(shí)向的變化規(guī)律，并研制了動(dòng)力彈塑性有限元分析程序D五糾珂。丫研究

3、了有限深粘彈性土體底部豎向變形受限制時(shí)，在土體表面作用豎向半正弦動(dòng)力荷載條件下，土體一維變形問(wèn)題的解析解，并與相同條件下動(dòng)力有限元解進(jìn)行了比較，結(jié)果表明兩者吻合得較好。?、I運(yùn)用本文建立的動(dòng)力彈塑性有限元計(jì)算程序，分別對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道橫截面和縱截面計(jì)算模型進(jìn)行了分析，研究了單層地基、成層地基以及機(jī)場(chǎng)跑道在單次動(dòng)力荷載和循環(huán)荷載作用下的變形規(guī)律，討論了土體彈性模量、塑性參數(shù)、加載形式和阻尼等對(duì)道面、路基和軟土地基的應(yīng)力和變形的影響。最后，應(yīng)用動(dòng)力彈塑性有限元程序?qū)δM道面體系的模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，計(jì)算值和實(shí)測(cè)值符合得較好。本文綜合考慮交通荷載的動(dòng)力特性和循環(huán)性、軟粘土的粘彈塑性以及道面和地

4、基的協(xié)同變形，突破了以往僅考慮單一因素或某些因素影響的局限性，更好地反映了道面和地基在交通荷載作用下的應(yīng)力和變形規(guī)律，對(duì)工程實(shí)際具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。卜．王林玉浙江大學(xué)博士學(xué)位論文1999年7月NumericalAnalysisoⅡthePaVementandSoftCIayGroundIⅡteractionunderTra螄cLoadsAbstractManymOdemairponrunw8ysandexpresshighwayshavetobebuiltOnthicksonclayground．OwingtotheaIlowabledefonnationisstrictly

5、Ilmitedthegroundisusuallyneededtobeimproved．N0tonIvthedefonnationdlleto口rimarvandsecondarvconsolidationsbutalsothepIasticdef0瑚ationinducedbythetra行jc10adsshouldbetakenintoconsideration．Firstly，intheaspectsoftheoreticandnuInericalanalysesandtestingthestateIof-the—artofthepavement’structureisbfien

6、vsummarizedBasedontheelasto．plastictheory，afiniteel哪entpmgram胚蚜下Eisdeveloped．T11estress，deflectionandpemanentdefbrmationofthepavementundefacroplanest缸icloadsareanalvzed，includingtheinfluencesofgroundmodulusandnuiditvparameterThestress—strainrelationsofroadbaseandso最claygroundundercyclicloadsisob

7、tainedbytheideaofcombiningthe如eldsl】嘬ceandloadingsu嘞ce．Adynamicelasto-plasticfiniteelementprograIIlZHE戶：髓isdeveJopedusingMoh卜CoulombyieldcriIerionandtheassociated目0wlawAnanalyticals01utionfortheone-dimensionaldefom，ationofth