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1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文交通荷載作用下軟土地基動(dòng)力特性及加筋道路動(dòng)力響應(yīng)研究姓名：劉飛禹申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：蔡袁強(qiáng)20070101浙江大學(xué)申請(qǐng)博士學(xué)位論文交通荷載作用下軟土地基動(dòng)力特性及加筋道路動(dòng)力響應(yīng)研究交通荷載作用下軟土地基動(dòng)力特性及加筋道路動(dòng)力響應(yīng)研究摘要本文針對(duì)交通荷載作用下軟土地基的動(dòng)力特點(diǎn)，通過室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)詳細(xì)研究了循環(huán)荷載作用下軟土的動(dòng)力特性，并采用有限元和半解析的方法研究了循環(huán)荷載和移動(dòng)荷載作用下加筋道路的動(dòng)力響應(yīng)。首先采用英國GDS公司研制生產(chǎn)的高精度動(dòng)靜三軸試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)杭州地區(qū)飽和
2、軟粘土進(jìn)行了應(yīng)力控制的循環(huán)三軸試驗(yàn)，詳細(xì)研究了飽和軟粘土在循環(huán)荷載作用下的應(yīng)變、孔壓等特性，分析了各種因素對(duì)軟土動(dòng)力特性的影響，重點(diǎn)研究了偏移應(yīng)力的大小、荷載頻率、超固結(jié)比、循環(huán)應(yīng)力比等因素對(duì)軟土動(dòng)彈性模量衰減的影響，并經(jīng)過回歸分析得到了反映動(dòng)彈性模量衰減規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式。然后編制了用戶子程序?qū)⒃摴綄?dǎo)入有限元分析軟件ABAQUS中，采用ABAQUS對(duì)軟基加筋與不加筋道路在交通荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比分析，研究了動(dòng)荷載作用下軟基加筋道路的作用機(jī)理。結(jié)果表明，軟土的軟化特性對(duì)軟基加筋和不加筋道路的動(dòng)力響應(yīng)有明顯影響，同
3、時(shí)，加筋可以使土體應(yīng)力均化，約束土體的水平變形，減小道路的整體沉降，并減少道路的不均勻沉降。之后又詳細(xì)研究了荷載形式、荷載頻率、筋材模量、加筋位置、加筋層數(shù)、軟土層厚度等對(duì)加筋效果的影響。最后將多層筋材加筋的路堤看成宏觀上的橫觀各向同性體，用半解析法分別對(duì)移動(dòng)條形荷載作用下未鋪面層的飽和加筋路堤和鋪設(shè)面層的飽和軟基加筋道路系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)問題進(jìn)行了研究。對(duì)于未鋪面層的飽和加筋路堤，由忽略土粒壓縮和土體自重的Blot波動(dòng)方程出發(fā)，對(duì)荷載進(jìn)行Fourier級(jí)數(shù)展開，假設(shè)了響應(yīng)函數(shù)的級(jí)數(shù)形式，結(jié)合邊界條件，由待定系數(shù)法求解了考慮
4、固液耦合作用的飽和加筋復(fù)合土體在移動(dòng)荷載作用下的土體位移及孔壓表達(dá)式。對(duì)于鋪設(shè)面層的飽和軟基加筋道路系統(tǒng)，將加筋道路的面層簡(jiǎn)化為彈性梁，加筋路堤作為橫觀各向同性體，同時(shí)考慮了下臥土層孔隙水的影響，由忽略土粒壓縮和土體自重的Biot波動(dòng)方程出發(fā)，結(jié)合邊界條件，由待定系數(shù)法求解了考慮固液耦合作用的軟基加筋道路系統(tǒng)在移動(dòng)荷載作用下的土體位移及孔壓表達(dá)式。最后，結(jié)合算例分析了加筋率、筋材模量、荷載移動(dòng)速度等對(duì)加筋道路豎向位移和孔壓的影響。關(guān)鍵詞：交通荷載；軟土；動(dòng)三軸試驗(yàn)；加筋道路；彈性模量衰減：有限元；動(dòng)力響應(yīng)；橫觀各向同性；
5、移動(dòng)荷載浙江大學(xué)申請(qǐng)博士學(xué)位論文摘要STUDYoNDYNAMICPERFORMANCEOFSoFTCLAYANDDYNAMICRESPoNSEOFREINFoRCEDPAⅦM[ENTSUNDERTRAFFICLoADINGAbstractAseriesofundrainedcyclictriaxiaitestswereconducted011typicalHangzhousoftclaytostudytheperformanceofsoftclayundertrafficloading．TheFEAandsemi—ana
6、lyticalmethodswereusedtoinvestigatedynamicresponsesofreinforcedpavementsundercyclicloadsandmovingloads．Firstly,inordertostudytheperformanceofsoftclayundercyclicloading，aseriesofundrainedcyclictriaxialtestswereperformedontypicalHangzhousoftclaybyGDSdynamictriaxial
7、system．Theeffectsofinitialdeviatorstress，loadingfrequency，overcomolidationratio，andcyclicstressratioondynamicelasticmoduluswereinvestigated．Theeffectsofinitialdeviatorstressandoverconsolidationratioondegradationissignificant．However，thechangesofthefrequenciesandc
8、yclicstressratiohavelittleeffectonthedegradation．Theempiricalequationfortherelationshipbetweendegradationofdynamicmodulusandstrainwasproposedbyregressionanalys
