检索结果-南通市图书馆

作者：黄岑嶷西南交通大学

学位级别：硕士

分离式拓宽系软土地基路堤拓宽改建主流方式之一。近距离分离增建的新路基势必将对既有路基沉降产生影响。塑料排水板作为竖向排水体法之一，具有技术成熟、经济性佳等优势，但当新建路基地基采用塑料排水板予以处治时，无疑将更严重地... 详细信息

分离式拓宽系软土地基路堤拓宽改建主流方式之一。近距离分离增建的新路基势必将对既有路基沉降产生影响。塑料排水板作为竖向排水体法之一，具有技术成熟、经济性佳等优势，但当新建路基地基采用塑料排水板予以处治时，无疑将更严重地影响既有路基沉降。我国现行公路路基设计规范针对软土地基路堤分离式拓宽，提出可采用设置隔离措施或对新建路基地基予以处理，以减小新建路基对既有路基的沉降影响，但具体如何设计等尚不明晰，设计盲目性问题较为突出。　　本文在总结前人已完成研究工作的基础之上，结合数种地基处治的设计与施工要点，开展了针对塑料排水板+隔离墙、塑料排水板+粉喷桩等综合处治软土地基路堤分离式拓宽的精细化数值模拟分析，讨论了这些综合处治的效果、机理及设计优化。　　全文所开展的主要工作及所获结论如下：　　（1）为深入探讨地基处理技术在软土地基路堤分离式拓宽中的应用，有针对性地分类整理了三种典型地基处理技术的特点，阐述其工作原理，并对塑料排水板、隔离墙、粉喷桩的设计与施工技术要点进行总结，分别归纳了满足相关规范要求的塑料排水板、隔离墙、粉喷桩常用尺寸范围、布置方式以及材料选取的依据，可为后续进行精细化数值模拟和分析提供理论依据。　　（2）选取PLAXIS 3D有限元软件，基于现有设计施工经验总结以及相关技术规范要求，对软土地基路堤分离式拓宽开展全过程施工数值模拟，对比不同塑料排水板综合处治方法对计算结果的影响，分析隔离墙与粉喷桩参与塑料排水板综合处治下的力学响应和工作机理，讨论了塑料排水板分别与隔离墙、粉喷桩共同应用于分离式拓宽路堤软土地基处治的必要性，为后续探讨塑料排水板综合处治进一步优化设计奠定基础。　　（3）针对塑料排水板+隔离墙、塑料排水板+粉喷桩两种综合处治方式，考虑隔离墙的核心设计参数、粉喷桩布置范围，基于PLAXIS 3D有限元软件开展了精细化数值模拟研究，分别横向比较了隔离墙四个设计参数以及粉喷桩不同相对处治宽度大小对旧路基竖向位移的影响，从技术、安全、经济三方面综合考虑，提出优化塑料排水板综合处治设计与施工技术的初步建议。

关键词：软土地基路堤分离式拓宽塑料排水板数值模拟

基于部分接触的软土地基路堤水泥混凝土路面结构力学行为数值模拟

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基于部分接触的软土地基路堤水泥混凝土路面结构力学行为数值模拟

作者：曾林茂西南交通大学

学位级别：硕士

软土在我国广泛分布,软土地基路堤易出现不均匀沉降。路基路面作为一个有机整体,水泥混凝土面板将在软土地基路堤不均匀沉降下产生附加应力,附加应力与荷载应力叠加超过路面材料的抗弯拉强度而产生破坏。深入开展软土地基路堤不均匀沉... 详细信息

软土在我国广泛分布,软土地基路堤易出现不均匀沉降。路基路面作为一个有机整体,水泥混凝土面板将在软土地基路堤不均匀沉降下产生附加应力,附加应力与荷载应力叠加超过路面材料的抗弯拉强度而产生破坏。深入开展软土地基路堤不均匀沉降对水泥混凝土路面结构影响的深入分析颇有必要。本文结合工程调研、文献查阅,主要采用有限元法,基于有初始间隙的部分接触分析理论,较为全面地开展了软土地基水泥混凝土路面结构力学行为的相关研究,主要开展如下工作:(1)通过文献查阅、工程调研,归纳整理了软土地基路堤非均匀沉降规律、水泥混凝土路面板底脱空的力学计算方法,为后续有限元电算软件中实现软土地基不均匀沉降形态的模拟提供依据。(2)选用水泥混凝土路面结构力学分析专用有限元软件KENSLABS,介绍了该软件计算地基、混凝土面板和接缝刚度的方法,及混凝土面板和地基在不同接触状态下的位移求解策略,阐述了KENSLABS关于有初始间隙的部分接触问题的分析流程,并结合算例,讨论了网格剖分、迭代收敛精度和迭代次数等对计算精度的影响。(3)阐释了在KENSLABS程序中如何实现软土地基非均匀沉降模拟,建立了软土地基路堤水泥混凝土路面结构力学分析模型,探讨了因软土地基不均匀沉降导致路面板脱空的深度、范围对路面结构力学性能的影响。(4)开展了多参数敏感性分析,讨论了路面板厚度、路面板弹性模量、基层厚度、基层弹性模量等核心设计参数对软土地基路堤非均匀沉降的适应性,从软土地基处理和路面结构优化两个方面提出了软土地基路堤水泥混凝土路面的优化改进对策。论文研究成果可为软土地基路堤上承水泥混凝土路面结构设计技术的改进、完善提供有益指导。

关键词：软土地基不均匀沉降水泥混凝土路面结构数值模拟板底脱空力学响应

非均布垂直轮载作用下柔性基层沥青路面结构力学行为研究

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非均布垂直轮载作用下柔性基层沥青路面结构力学行为研究

作者：曾诚西南交通大学

学位级别：硕士

随着发达国家柔性基层沥青路面的发展,结合自身国情与环境,我国相关机构逐渐将该类路面结构形式应用于高等级公路中。目前国内外沥青路面设计规范大多采用圆形均布荷载模拟车辆对路面结构的作用力,且假定各结构层间完全连续。然而,轮胎... 详细信息

随着发达国家柔性基层沥青路面的发展,结合自身国情与环境,我国相关机构逐渐将该类路面结构形式应用于高等级公路中。目前国内外沥青路面设计规范大多采用圆形均布荷载模拟车辆对路面结构的作用力,且假定各结构层间完全连续。然而,轮胎接地压力分布规律极其复杂,其接触面形状也并非圆形,而是接近于椭圆形、矩形,其作用力更是表现出明显的非均匀性,且沥青路面各结构层材料性质、施工工序、施工质量控制存在一定差异,导致层间粘结较为薄弱,无法达到理想的完全连续状态。本文以传统沥青路面设计理论中关于轮胎荷载的假设条件为基础,结合轮胎接地压力的影响因素及已有研究中的实测结果,对轮胎接地压力的分布情况进行数值简化。针对本文的研究手段,详细剖析了三维有限元数值仿真软件EverStressFE。以上两部分理论分析均是为后文的数值计算作铺垫。为描述轮载的非均匀性,运用三维有限元软件EverStressFE,建立了非均布垂直轮载作用下柔性基层沥青路面结构的有限元-无限元耦合数值模型,对比分析了不同轮载分布力作用下路表弯沉、路面结构剪应变、沥青层底弯拉应变、土基顶面竖向压应变的差异性,并讨论了非均布垂直轮载作用下影响柔性基层沥青路面结构寿命的控制指标。结果表明轮载非均匀作用对路表弯沉、路面结构剪应变的影响仅体现于局部区域,且对土基顶面竖向压应变的影响并不明显,行车方向的沥青面层底最大弯拉应变大于胎宽方向,路面结构预估寿命由永久变形控制。基于实际轮载的非均匀作用,为研究面层-基层、基层-底基层两界面层间结合状况对柔性基层沥青路面结构的影响,采用三维有限元软件EverStressFE,计算分析了完全连续和完全连续两种极端层间结合状况下的力学响应,并对路面结构寿命在不同层间结合状况下的动态演变规律进行了深入探究。结果显示：层间结合状况对路表弯沉、路面结构剪应变及弯拉应变、土基顶面压应变均有不同程度的影响;而路面结构疲劳寿命及永久变形寿命在层间结合状况逐渐恶化的过程中呈非线性态势衰减,在该过程中,路面结构损伤模式在永久变形及疲劳开裂间变换,增大了设计、施工、养护的难度;层间结合状况对柔性基层沥青路面结构的影响较轮载的非均匀作用更显著,且二者相对独立。

关键词：柔性基层沥青路面轮载的非均匀性层间结合路面结构寿命有限元法

级配碎石基层沥青路面结构力学响应及损伤分析

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级配碎石基层沥青路面结构力学响应及损伤分析

作者：姜金西南交通大学

学位级别：硕士

为适应公路建设的需要,级配碎石柔性基层沥青路面等结构型式日益受到重视。用于柔性基层沥青路面的筑路材料如级配碎石、细粒土等,表现出强烈的非线性行为,其回弹模量深受应力状态的影响,在路面结构分析、设计当中,考虑其真实的材料特... 详细信息

为适应公路建设的需要,级配碎石柔性基层沥青路面等结构型式日益受到重视。用于柔性基层沥青路面的筑路材料如级配碎石、细粒土等,表现出强烈的非线性行为,其回弹模量深受应力状态的影响,在路面结构分析、设计当中,考虑其真实的材料特性颇为必要。另一方面,随着我国公路运输及物流业的不断壮大,双轴、三轴等多轴荷载对路面结构的损伤影响不容忽视、更为复杂。本文在考虑材料非线性的基础上,综合运用层状体系理论及有限单元法,较为深入地讨论了级配碎石基层材料非线性对路面结构力学响应的影响,基于多轴荷载作用,开展了路面结构损伤分析。论文所开展的主要内容如下:(1)扼要介绍了基于层状体系理论的KENLAYER程序开展非线性分析的原理,考虑级配碎石材料的非线性,利用KENLAYER程序建立了级配碎石基层沥青路面结构受BZZ-100标准轴载作用下的层状体系模型,获得了路面结构的路表弯沉、沿行车方向应变、竖向应力和土基顶面竖向应变等力学响应,横向对比了视粒料材料为线弹性与非线性情况下力学响应的差异性。(2)选取两款用于沥青路面结构分析的典型轴对称非线性有限元软件MICH-PAVE和ILLI-PAVE,从前处理、计算求解、结果输出等应用层面对二者开展了横向比较,并以级配碎石基层沥青路面结构为算例,考虑级配碎石及细粒土材料的非线性,分析了两款程序所获关键力学响应结果的差异性;阐述了如何利用MICH-PAVE程序获得非线性结构层等效回弹模量,从而为后续开展级配碎石柔性基层沥青路面线性与非线性损伤分析比较奠定了基础。(3)简要介绍了利用KENLAYER程序开展损伤分析的基础理论,建立了单轴、双轴、三轴荷载作用下,基于层状体系的级配碎石基层沥青路面结构损伤分析模型,分别考虑级配碎石与细粒土在线性与非线性情况下,当沥青面层厚度改变时,基于疲劳开裂和永久变形损伤模式所对应的损伤率的变化规律,分析了双轴、三轴损伤率与单轴损伤率之间的关系以及双轴、三轴荷载之间的干涉效应,明确了路面结构损伤控制模式,可为多轴荷载作用下级配碎石基层沥青路面结构分析设计提供参考。

关键词：级配碎石基层沥青路面非线性有限单元法弹性层状体系力学响应损伤分析疲劳开裂永久变形多轴荷载

水分入渗对有砟轨道铁路路基动力响应的影响研究

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水分入渗对有砟轨道铁路路基动力响应的影响研究

作者：栗振坤西南交通大学

学位级别：硕士

路基是铁路线路的主要承载结构,服役期间其质量状况直接关系着铁路运营的安全性、舒适性。因暴露于严苛的自然环境当中,有砟轨道铁路路基包括弹性模量在内的土体工程性质深受降雨、浸泡等水分入渗影响而弱化,从而严重影响列车荷载作用... 详细信息

路基是铁路线路的主要承载结构,服役期间其质量状况直接关系着铁路运营的安全性、舒适性。因暴露于严苛的自然环境当中,有砟轨道铁路路基包括弹性模量在内的土体工程性质深受降雨、浸泡等水分入渗影响而弱化,从而严重影响列车荷载作用下的动力学响应。本文综合利用室内单元模型试验和非线性动力有限元数值模拟分析两种手段,针对水分入渗对有砟轨道铁路路基列车荷载动力响应的影响开展研究。主要的研究工作有:(1)设计了可精确控制雨强的模拟降雨装置,开展了道床-路基结构室内单元模型试验,分析了设定雨强时降雨入渗、路基浸泡两种控制条件下有砟轨道铁路路基的水分入渗模式,研究了水分入渗过程中不同深度处路基土层含水率的时空演变规律,揭示了水分入渗后路基内部土体的含水率状态。(2)利用大型液压伺服加载系统,针对处于最优含水率和设定雨强降雨入渗后、路基浸泡10d后等水分入渗控制条件下的的道床-路基结构单元模型分别施加20万次循环荷载,比较了不同工况下常规环境、降雨环境和浸泡环境下有砟轨道铁路路基的动应力、超孔压、弹性变形及累积变形等动力响应发展历程,探讨了不同水分入渗状况对路基结构动力响应和服役性能的影响。(3)归纳总结了有限元数值模拟方法处理结构动力学问题的基础理论,论述了基本平衡方程、荷载处理、质量矩阵和阻尼矩阵的建立以及运动方程的求解方法。(4)采用FORTRAN语言,编写了基于Newmark隐式积分法的岩土工程非线性动态问题有限元电算程序,阐明了程序组成框架、各个分析模块的计算流程以及输入数据卡片说明。经与PLAXIS软件动力模块计算结果对比,分析了二者计算结果的误差,验证了所编写程序的准确性。(5)考虑由静荷载和三个正弦荷载叠加而成的激振函数模拟列车荷载,建立了双线铁路路基全断面有限元分析模型,通过减小土体弹性模量模拟路基土体受水分入渗的弱化现象,基于所编制的程序开展分析,探讨了路基土体弱化后垂向动应力、垂向位移及垂向加速度的分布规律。本文所获研究成果对丰富路基结构动力分析方法,指导优化有砟轨道铁路路基的设计施工和运营维护等具有积极的参考意义。

关键词：列车荷载水分入渗路基含水率动力分析累积变形

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基于可靠度的斜坡软弱地基路堤稳定性研究

基于可靠度的斜坡软弱地基路堤稳定性研究

作者：朱奇炯西南交通大学

学位级别：硕士

斜坡软弱地基广泛分布于我国西南地区,因其独特的工程特性,在其上填筑路堤容易产生路堤连同地基一块滑塌失稳、地基侧向变形过大等风险。显然确保斜坡软弱地基路堤具有足够的稳定安全性是设计的前提,既有的稳定性分析方法多采用刚体极... 详细信息

斜坡软弱地基广泛分布于我国西南地区,因其独特的工程特性,在其上填筑路堤容易产生路堤连同地基一块滑塌失稳、地基侧向变形过大等风险。显然确保斜坡软弱地基路堤具有足够的稳定安全性是设计的前提,既有的稳定性分析方法多采用刚体极限平衡法和有限元剪切强度折减法,但忽略了实际工程中诸多不确定性因素,无法真实全面反映斜坡软弱地基路堤的稳定性。围绕这一问题,本文把数理统计理论引入传统确定性分析方法中,开展斜坡软弱地基路堤稳定性的可靠度研究。全局最小概率分析方法假定按照确定性分析所获得的最危险滑动面发生滑动破坏的概率即为整个边坡的破坏概率,理论上尚欠严谨,宜采用整体边坡分析方法。基于垂直条分极限平衡法Slide软件平台,依托室内斜坡软弱地基路堤土工离心试验成果,对比了全局最小和整体边坡的计算原理和计算结果,分析归纳了两种方法的异同点,并讨论了其各自的优缺点和适用条件,最后采用整体边坡分析研究抗滑桩加固对斜坡软弱地基路堤稳定性的影响规律,并与土工离心试验结果相印证。结果表明,相较于全局最小分析方法,采用整体边坡分析方法能使设计更趋于保守,但分析计算耗时较大。整体边坡稳定性分析结果较好地说明了抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的科学有效性。通常以确定性分析获得的稳定安全系数作为评价斜坡软弱地基路堤稳定性的指标,忽略了实际工程中诸多不确定性因素,无法真实全面反映斜坡软弱地基路堤的稳定性。基于垂直条分极限平衡法Slide软件平台,运用全局最小可靠度分析方法,综合分析了路堤和斜坡软弱层土体参数、地下水位、路堤顶部张拉裂缝水分充填量、微型桩纵向桩距和抗剪强度及水平向地震荷载等因素的变异性对斜坡软弱地基路堤稳定性的影响,讨论了这些随机变量的敏感性,较好地阐释了室内斜坡软弱地基路堤与水平软弱地基路堤土工离心模型试验现象差异性的机理。使用可靠度能更客观地反映斜坡软弱地基路堤的安全性;可根据各因素对斜坡软弱地基路堤稳定性影响敏感性的正负、强弱采取相应合理工程对策。刚体极限平衡法或剪切强度折减法已成功运用于斜坡软弱地基路堤稳定性分析,但既有研究多采用确定性分析方法,未考虑路堤、表层软弱层土体抗剪强度指标的变异性。联合采用有限元剪切强度折减法和点估计法,经与室内土工离心模型试验成果对比、校核,建立了可描述路堤、表层软弱层土体抗剪强度指标变异性的数值分析模型,比较了水平软弱地基路堤和斜坡软弱地基路堤的破坏概率,研究了路堤分层填筑过程中土体张拉破坏和剪切破坏的动态发育规律、屈服区域分布等。研究表明,联合采用剪切强度折减法和点估计法可科学阐释室内斜坡软弱地基路堤土工离心模型失稳破坏的机理,可根据屈服区域分布等规律指导工程实践。从计算原理和计算结果两方面比较了刚体极限平衡法和有限元剪切强度折减法,讨论了蒙特卡洛模拟(Monte-Carlo)和点估计法的特点,评述了两种传统分析方法和抽样方法的组合搭配关系,总结了可靠度分析方法自身对破坏概率的影响因素。

关键词：斜坡软弱地基路堤稳定性刚体极限平衡法有限元剪切强度折减法可靠度安全系数破坏概率敏感性点估计法

长板-短桩工法加固软土地基路堤的三维非线性有限元数值模拟

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长板-短桩工法加固软土地基路堤的三维非线性有限元数值模拟

作者：张其胜西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国交通基础设施建设规模的不断扩大,有必要寻求更为科学有效的软土地基处理方式。排水固结法和粉喷桩复合地基法设计理论相对完善,施工快速简单,被广泛应用于工程实践中,但是两种方法均尚存在其不可避免的不足。结合两者优点的新... 详细信息

随着我国交通基础设施建设规模的不断扩大,有必要寻求更为科学有效的软土地基处理方式。排水固结法和粉喷桩复合地基法设计理论相对完善,施工快速简单,被广泛应用于工程实践中,但是两种方法均尚存在其不可避免的不足。结合两者优点的新型软土地基联合处理方法,即长板-短桩复合地基已获成功应用,但既有研究多集中于室内模型试验和现场试验,精细化的数值模拟分析尚未深入开展。本文主要针对长板-短桩复合地基的工程特性和影响因素,开展了三维非线性精细化有限元数值模拟,主要开展的工作如下:(1)通过文献调研和工程调研,扼要介绍了长板-短桩复合地基的组成、布置形式、工法特点和施工工序。(2)讨论了目前路堤荷载作用下复合地基有限元数值模拟的3种方法、分析原理,列举介绍了各自的代表性软件,评析了各种方法的优缺点。其中在利用平面分析法对长板-短桩复合地基开展有限元模拟中,详细介绍了呈空间分布的塑料排水板和粉喷桩的平面应变化方法及其适用条件。(3)基于岩土工程专业有限元软件PLAXIS 3D,分别构建了长板-短桩复合地基、粉喷桩复合地基、塑料排水板处理地基和无处理地基等4种工况的三维非线性有限元数值模型,比较了4种工况地基的沉降、固结特性、稳定安全性和桩土应力比,探究了长板-短桩工法中粉喷桩和塑料排水板各自作用,明确了长板-短桩复合地基的受力特点。(4)利用岩土工程专业有限元软件PLAXIS 3D,建立了长板-短桩复合地基在粉喷桩主要设计参数变化时的多组数值模型,比较分析了长板-短桩复合地基中粉喷桩桩长、桩径和桩间距对地基沉降、侧向位移、超孔隙水压力的影响规律。

关键词：软土地基长板-短桩工法粉喷桩塑料排水板数值模拟有限元软件

软土地基高速公路拓宽路基变形特性及塑料排水板与粉喷桩处治对比

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软土地基高速公路拓宽路基变形特性及塑料排水板与粉喷桩处治对比

作者：蒋怡西南交通大学

学位级别：硕士

为满足交通量的日益增长,我国东南沿海软土地区正大规模开展着高速公路路基的拓宽改建,以形成宽度较宽的路基,当新路基以边载的形式作用于地基上时,由于其作用形式及加载时间均与老路基有所不同,势必造成在与新建路基形成相同路基面宽... 详细信息

为满足交通量的日益增长,我国东南沿海软土地区正大规模开展着高速公路路基的拓宽改建,以形成宽度较宽的路基,当新路基以边载的形式作用于地基上时,由于其作用形式及加载时间均与老路基有所不同,势必造成在与新建路基形成相同路基面宽度的前提下力学行为差异较大。既有的研究表明,软土地基高速公路路基拓宽工程的关键问题在于控制差异沉降,鉴于差异沉降主要因软土地基引起,故拓宽范围的软土地基处治措施的合理选取显得至关重要。本文利用有限元数值模拟的方法,对拓宽路基软土地基的变形特性和塑料排水板及粉喷桩处治措施进行了探讨。拓宽路基沉降的准确计算是软土地基工程处治措施科学选用的基础,总结了国内现行行业规范、部分沉降电算软件及主要路基拓宽沉降解析计算方法,并以Settle3D(2.0版本)计算路基拓宽沉降为例说明传统计算方法的不足与缺陷。结果表明,路基拓宽沉降解析计算多只能计算地基表面的沉降,无法获得路基面沉降,且不能很好地反映新老路基之间的相互作用及地基的侧向变形等,故有必要引入有限单元法、有限差分法等数值计算方法。为研究软土地基高速公路路基拓宽改建全过程的变形特性,基于有限单元法数值模拟,对比分析了一次性新建而成的窄路基、一次性新建而成的宽路基及拓宽改建而成的宽路基稳定安全系数、地基表面沉降、路基表面沉降及地基侧向变形等演变规律。结果表明：拓宽改建而成的路基较一次性新建而成的路基沉降演变过程复杂,沉降曲线形态由W型-U型-W型转变;老路基坡脚处地基侧向位移先向老路基一侧移动,再向新路基一侧移动而后又向内回缩。拓宽时应重视新老路基之间的相互作用;拓宽路基除应控制工后沉降外,同时应注意适当控制新路基施工期老路基的沉降及差异沉降。为控制新老路基的差异沉降,拓宽范围的软土地基处理方法的合理选择在高速公路路基拓宽改建工程中显得至关重要。在介绍了塑料排水板及粉喷桩空间问题平面应变化的方法后,基于PLAXIS有限元软件,构建了拓宽路基软土地基分别采用塑料排水板及粉喷桩处理的数值模型,对比了路基施工沉降、工后沉降、地基侧向位移等力学响应,借助软基内超孔隙水压分布阐述了两种处理措施用于拓宽路基软土地基处理的机理。借助现场筑堤试验成果,验证了数值模拟结论的正确性。结果表明,塑料排水板虽可减小工后沉降,削减施工期的侧向位移,但对老路基造成的施工拖曳隆起效应明显,施工扰动强烈;而粉喷桩处理后,施工沉降及工后沉降、差异沉降显著减小,且侧向位移得到有效约束。根据数值计算的成果,通过文献调研和工程调研,注意到软土自身的物理力学特性及拓宽改建路基与新建路基的差异性,从工程实用的角度出发,总结了塑料排水板、粉喷桩处理拓宽路基软土地基的改进与优化措施及相应的施工技术要点,包括塑料排水板的间距、长度、实施位置,粉喷桩桩距及与其他处治方法相结合进行组合设计等方面的改进,以期为工程实际提供系统的参考。

关键词：软土地基路基拓宽沉降计算有限单元法变形特性塑料排水板粉喷桩处理措施改进

半挂汽车列车荷载作用下沥青路面结构力学响应的三维连续有限层法数值分析

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半挂汽车列车荷载作用下沥青路面结构力学响应的三维连续有限层法...

作者：冯文青西南交通大学

学位级别：硕士

沥青路面结构已成为包括高速公路在内的高等级公路主要路面结构形式。世界各国多使用力学-经验法开展沥青路面的结构设计,其中力学分析需要采用尽量真实、客观体现层状黏性沥青路面结构特性的计算方法、力学模型等。而随着汽车交通运输... 详细信息

沥青路面结构已成为包括高速公路在内的高等级公路主要路面结构形式。世界各国多使用力学-经验法开展沥青路面的结构设计,其中力学分析需要采用尽量真实、客观体现层状黏性沥青路面结构特性的计算方法、力学模型等。而随着汽车交通运输业的发展,作为汽车列车的一种,半挂汽车列车因具有运输量大、运输效率高、运输成本低等诸多优势,而日益受到重视。但此类车辆自身构造特别(牵引车与半挂车通过铰接方式相连),与普通单后轴、双后轴式货车相比,其工作状态更为复杂,如在制动减速过程中,半挂车荷载将因车辆动力学效应,对前面的牵引车产生不可忽视的影响,从而可能对路面结构产生更恶劣、更特殊的破坏。本文尝试采用近年来备受关注的三维连续有限层法,分析半挂汽车列车荷载作用下沥青路面结构的力学响应。开展了如下主要工作:(1)介绍了三维连续有限层法的基本原理,包括基本假设、荷载处理、基本方程、移动简谐波及单层的解、边界条件等;结合基于该法开发的3D-Move Analysis软件,阐述了三维连续有限层法在复杂交通荷载、黏弹性沥青路面等方面精细化模拟的突出优势,从而为后续开展沥青路面结构力学分析奠定了基础。(2)选取BISAR、MICHPAVE、EverStressFE和3D-Move Analysis四款国外典型沥青路面结构力学分析专业软件,从原理算法、具体实现等全面开展横向比较,并针对具体算例,进行了相关讨论,为分析工具合理选用提供了有益参考。(3)介绍了3+2型半挂汽车列车的构造、考虑车辆动力学的下坡制动减速过程中各轴所受法向力和切向力的计算原理,并针对具体算例,求解了半挂汽车列车制动减速所受作用力,分析了加速度、道路纵坡坡度的变化对各个轴法向力和切向力的影响,为不同工作状态下半挂汽车列车作用下路面结构力学响应分析荷载考虑奠定了基础。(4)基于3D-Move Analysis软件,分别建立了柔性基层沥青路面结构在单轴双轮组荷载和半挂汽车列车荷载作用下的三维数值模型,分析了两种荷载形式在不同工作状态下柔性基层沥青路面结构的力学响应,明确了匀速移动、制动减速工作状态下路面结构的时程变化规律,比较了半挂汽车列车荷载与单轴双轮组荷载下路面结构力学响应的差异性。(5)基于3D-Move Analysis软件,考虑沥青面层的黏弹性、半挂汽车列车的制动特性,分别建立了半刚性基层、倒装式和组合式三种沥青路面结构数值模型,分析了半挂汽车列车制动减速过程中力学响应的变化规律,讨论了加速度和路面温度对三种沥青路面结构力学响应的影响,探究了三种沥青路面结构在半挂汽车列车减速制动作用频发路段的适用性。论文所获研究成果对丰富沥青路面结构分析方法、力学模型,保证半挂汽车列车交通量大的高等级公路路段沥青路面良好使用等具有一定的工程指导意义和实用值。

关键词：沥青路面三维连续有限层法半挂汽车列车结构分析动力响应

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软土地基拓宽加筋路堤稳定性分析

软土地基拓宽加筋路堤稳定性分析

作者：邱星西南交通大学

学位级别：硕士

软土在我国广泛分布,随着交通事业的快速发展,软土地基公路路基拓宽改建工程蓬勃开展。土工格栅作为一种土工合成材料,可有效减小新老路基之间的差异沉降,提高路堤稳定性,已被成功应用于此类工程。然而,我国现行公路路基设计规范并未明... 详细信息

软土在我国广泛分布,随着交通事业的快速发展,软土地基公路路基拓宽改建工程蓬勃开展。土工格栅作为一种土工合成材料,可有效减小新老路基之间的差异沉降,提高路堤稳定性,已被成功应用于此类工程。然而,我国现行公路路基设计规范并未明确软土地基拓宽加筋路堤的稳定性分析方法,设计、分析等层面尚存在极大的随意性。本文围绕软土地基拓宽加筋路堤稳定性分析,主要开展了如下工作:(1)通过文献调研,总结了我国公路行业现行技术规范中关于软土地基路堤、路基拓宽改建、加筋路堤的稳定性验算相关描述,从稳定性验算方法、荷载、强度指标、稳定安全系数容许值等方面开展了横向比较,指出了这些技术规范在软土地基拓宽加筋路堤稳定性分析方面存在的不足。现行规范对稳定性的分析均采用极限平衡法,对软土地基拓宽加筋路堤的稳定性分析方法尚未作出明确规定。(2)选取SLIDE、LEAME这两款基于极限平衡法的土坡稳定性分析软件,从土坡加筋稳定性分析的基本原理、分析算法(包括安全系数计算、关于加筋的核心输入参数)等方面开展了横向比较,并结合某具体算例进行了相关讨论。SLIDE软件相比于LEAME软件更具工业化,考虑问题更全面,适用范围更广。(3)阐述了软土地基拓宽加筋路稳定性分析面临的挑战,介绍了基于PLAXIS软件的有限元强度折减法分析若干关键技术,构建了软土地基单侧拓宽加筋路堤的数值模型,分析了软土地基拓宽路堤的稳定安全系数、滑动面形态、土工格栅轴力、地基沉降与侧向位移等的分布规律。(4)开展了土工格栅拉伸刚度、布设位置、筋-土界面性态等对软土地基拓宽加筋路堤稳定性影响的敏感性分析,基于3因素5水平正交设计分析,明确了这3个因素对稳定安全系数的影响权重排队依次为:土工格栅布设位置>筋-土界面性态>土工格栅拉伸刚度。研究成果可为软土地基拓宽加筋路堤稳定性分析技术的改善提供科学指导,丰富公路路基拓宽改建设计技术。

关键词：软土地基拓宽路堤土工格栅边坡稳定性极限平衡法剪切强度折减法