交通荷載作用下道路與軟土地基彈塑性變形分析

對(duì)軟土地基在靜力荷載作用下的沉降特性,交通荷載作用下軟土的動(dòng)力特性以及交通荷載作用下軟土地基的沉降組成進(jìn)行了分析,對(duì)工程實(shí)際有一定的借鑒作用。

為了揭示交通荷載對(duì)低填道路下臥軟土地基的動(dòng)力影響規(guī)律,對(duì)軟土地基的動(dòng)孔隙水壓力進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,分析了不同上部路堤厚度和行車(chē)速度工況下地基孔隙水壓力的分布規(guī)律,并據(jù)此借助數(shù)值模擬對(duì)長(zhǎng)期交通荷載作用下軟土地基的附加沉降進(jìn)行計(jì)算分析.結(jié)果表明:上部路堤結(jié)構(gòu)對(duì)交通荷載的動(dòng)力激勵(lì)具有消減作用,填筑厚度越小,下臥軟土地基的動(dòng)力響應(yīng)越明顯,且隨著深度的增加動(dòng)孔隙水壓力呈衰減趨勢(shì),長(zhǎng)期交通荷載作用下軟土地基的附加沉降呈近似指數(shù)型非線性增長(zhǎng).

為了揭示交通荷載對(duì)低填道路下臥軟土地基的動(dòng)力影響規(guī)律,對(duì)軟土地基的動(dòng)孔隙水壓力進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,分析了不同上部路堤厚度和行車(chē)速度工況下地基孔隙水壓力的分布規(guī)律,并據(jù)此借助數(shù)值模擬對(duì)長(zhǎng)期交通荷載作用下軟土地基的附加沉降進(jìn)行計(jì)算分析.結(jié)果表明：上部路堤結(jié)構(gòu)對(duì)交通荷載的動(dòng)力激勵(lì)具有消減作用,填筑厚度越小,下臥軟土地基的動(dòng)力響應(yīng)越明顯,且隨著深度的增加動(dòng)孔隙水壓力呈衰減趨勢(shì),長(zhǎng)期交通荷載作用下軟土地基的附加沉降呈近似指數(shù)型非線性增長(zhǎng).

有關(guān)參數(shù)對(duì)交通荷載作用下軟土地基變形的影響——本文主要研究了交通荷載作用下均質(zhì)軟土地基在交通荷載作用下的變形特征，考慮了地基土體的彈性模量、強(qiáng)度參數(shù)、泊松比等因素的影響．本文采用計(jì)算模型做了一些比較，有關(guān)結(jié)論在相應(yīng)的內(nèi)容中給出．

本文主要研究了交通荷載作用下均質(zhì)軟土地基在交通荷載作用下的變形特征,考慮了地基土體的彈性模量、強(qiáng)度參數(shù)、泊松比等因素的影響.本文采用計(jì)算模型做了一些比較,有關(guān)結(jié)論在相應(yīng)的內(nèi)容中給出

為了研究硬殼層對(duì)低路堤軟土地基動(dòng)力響應(yīng)的影響,將軟土地基上的道路系統(tǒng)模擬成路面-路基-硬殼層-軟土地基4層結(jié)構(gòu)。假設(shè)路面、路基、硬殼層都為單相彈性土體,而軟土地基采用飽和多孔介質(zhì)模擬,通過(guò)積分變換法對(duì)模型進(jìn)行推導(dǎo)求解,分別建立了路面、路基、硬殼層和軟土地基的動(dòng)力剛度矩陣,并考慮路表車(chē)輛荷載條件、層間連續(xù)條件和飽和軟基表面透水條件,最終集成了道路結(jié)構(gòu)的整體動(dòng)力剛度矩陣,獲得了車(chē)輛荷載作用下低路堤軟土地基的動(dòng)力響應(yīng)解答。在該基礎(chǔ)上,利用快速傅里葉逆變換方法對(duì)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值求解,詳細(xì)分析了硬殼層厚度、模量和泊松比對(duì)動(dòng)應(yīng)力擴(kuò)散作用的影響。研究結(jié)果表明,軟土地基表面的動(dòng)力響應(yīng)對(duì)硬殼層厚度和模量的變化十分敏感,硬殼層的存在大大地減弱了軟基頂面的豎向動(dòng)應(yīng)力,并且增大了豎向動(dòng)應(yīng)力的分布范圍,可見(jiàn)硬殼層對(duì)交通荷載引起的動(dòng)力響應(yīng)有明顯的擴(kuò)散作用。

交通荷載作用下公路軟土地基長(zhǎng)期沉降的計(jì)算——合理預(yù)測(cè)公路軟土地基在交通荷載作用下產(chǎn)生的長(zhǎng)期沉降，對(duì)公路的設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)作用?；谝酝囼?yàn)規(guī)律的分析，提出了一個(gè)較為合理地描述軟土在長(zhǎng)期重復(fù)荷載作用下殘余變形發(fā)展過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。通過(guò)對(duì)上海軟土...

對(duì)于軟土地基上的低路堤來(lái)講,由于路堤高度較低,地基沉降占總沉降的絕大部分,故必須采取切實(shí)可行的處理、控制措施。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬分析了軟土地基在爆炸荷載作用下長(zhǎng)期和瞬間的變形特性,分析了影響爆炸效果的主要因素和條形藥包爆炸后沖擊波的顯著影響范圍,并討論了爆炸固結(jié)法處理軟土地基的作用機(jī)理,表明該法具有加快固結(jié)速度的特點(diǎn),有利于提高施工速度,縮短工期。

借助數(shù)值模擬軟件flac3d的動(dòng)力分析功能,編制了計(jì)算模型構(gòu)建與求解的程序,對(duì)交通荷載作用下上覆硬殼層軟土地基動(dòng)力響應(yīng)特征展開(kāi)分析.交通荷載作用下產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力在地基土中的傳遞規(guī)律表現(xiàn)出以下特征:不同埋深處,應(yīng)力時(shí)程曲線波動(dòng)出現(xiàn)短暫的滯后現(xiàn)象;應(yīng)力水平的高低以及有無(wú)硬殼層對(duì)于動(dòng)應(yīng)力衰減速率影響較大,動(dòng)應(yīng)力衰減速率呈現(xiàn)非線性變化特征;動(dòng)應(yīng)力沿深度方向的衰減率較靜應(yīng)力明顯迅速;上覆硬殼層的存在增大了動(dòng)應(yīng)力的影響擴(kuò)散半徑,且動(dòng)應(yīng)力在地基土中的擴(kuò)散路徑得以改善.

通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)從宏觀與微觀結(jié)構(gòu)討論了粘性土地基分別在靜載、動(dòng)載作用下橫向位移、豎向位移隨深度的變化規(guī)律、地基應(yīng)變與最大剪應(yīng)變分布。分析研究了粘性土微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)環(huán)境能場(chǎng)、外部環(huán)境條件變化與其內(nèi)在介質(zhì)環(huán)境變化之間的密切關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明,動(dòng)載比靜載作用下的位移、應(yīng)變、剪應(yīng)變大得多,特別是對(duì)地基的淺表處影響不僅范圍大而且深度加大。試驗(yàn)結(jié)果還表明偏濕土和受振動(dòng)的土擊數(shù)越多,對(duì)土的初始結(jié)構(gòu)損傷越厲害,但土的后期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有所提高。

基于黃茂松提出的上海軟粘土不排水累積變形模型和累積孔壓模型,借助靜態(tài)和動(dòng)態(tài)有限差分法,對(duì)上海軟粘土地基的累積沉降進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明:累積沉降包含不排水累積變形和累積孔壓消散引起的變形2個(gè)部分,但前者是主要的;累積沉降隨時(shí)間先急劇增大,然后逐漸變緩;當(dāng)路堤高度小于1.5m時(shí),隨著路堤高度的減小,地基累積沉降增加很快;車(chē)載越大,累積沉降增大速度越快,超載0.2倍,累積沉降將增大44%,因此限制超載是減小累積沉降的關(guān)鍵;提出的軟粘土地基累積沉降預(yù)測(cè)公式能很好地反映路堤高度和車(chē)載的影響。

彈塑性變形與極限載荷分析

填土荷載作用下軟土地基應(yīng)力狀態(tài)分析——通過(guò)填土荷載作用下軟土地基內(nèi)部應(yīng)力計(jì)算，分析地基不同位置處的應(yīng)力狀態(tài)(彈性平衡狀態(tài)、極限平衡狀態(tài)和剪切破壞狀態(tài))，從而分析地基的穩(wěn)定情況。

基于大量動(dòng)三軸試驗(yàn),針對(duì)濱海新區(qū)結(jié)構(gòu)性軟土,研究了其動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變、動(dòng)模量和阻尼比變化規(guī)律,并對(duì)振動(dòng)波型、加荷頻率以及固結(jié)應(yīng)力比等影響因素進(jìn)行了深入的研究,得出了如下的結(jié)論:振動(dòng)波型對(duì)于結(jié)構(gòu)性軟土的動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變類(lèi)型影響不大,但是最大動(dòng)彈模量edmax和動(dòng)剪切模量gdmax的相差可達(dá)2.5倍左右;結(jié)構(gòu)性軟土具有明顯的頻率效應(yīng)和門(mén)檻振動(dòng)頻率;半正弦波型條件下,當(dāng)圍壓小于結(jié)構(gòu)屈服壓力時(shí),最大動(dòng)彈模量ed隨固結(jié)比的增加而遞減,超過(guò)某一應(yīng)變幅值時(shí),最大動(dòng)彈模量ed將隨著固結(jié)比的增加而減小;偏壓狀態(tài)下,低應(yīng)變條件下固結(jié)比越大,阻尼比越大,當(dāng)應(yīng)變值超過(guò)0.004以后,隨應(yīng)變值的不斷增大,固結(jié)比越大,阻尼比反而越小。所得出的結(jié)論對(duì)工程應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

交通荷載作用下軟土地基的土工格柵加筋效應(yīng)分析

荷載作用下軟土地基流變特性分析——對(duì)軟土地基流變特性進(jìn)行分析的同時(shí)并對(duì)其本構(gòu)模型進(jìn)行了歸納，通過(guò)三軸試驗(yàn)對(duì)土體的流變特性進(jìn)行了研究，其結(jié)果對(duì)工程具有一定的借鑒作用。

在人工堆山工程中,常規(guī)的地基承載力計(jì)算方法不易得出合理的承載力理論值。結(jié)合堆山工程的特性,引入固結(jié)作用下的強(qiáng)度增長(zhǎng)理論,提出一種分層考慮固結(jié)作用影響的地基承載力計(jì)算方法,并采用該方法對(duì)堆山工程實(shí)例進(jìn)行了分析。

根據(jù)軟土的蠕變特性,以有限單元法為分析手段,選用plaxis軟件中能考慮土體黏彈塑性特征的ssc模型,模擬了路堤荷載下軟土地基長(zhǎng)期變形的過(guò)程及性狀,同時(shí)作為對(duì)比,采用不考慮時(shí)間效應(yīng)的ss模型模擬了該問(wèn)題。計(jì)算結(jié)果表明,由ssc模型計(jì)算的軟土地基的沉降、孔壓隨時(shí)間的變化規(guī)律均較為合理,而簡(jiǎn)單彈塑性模型ss的結(jié)果則會(huì)低估變形水平。此外,ssc模型中的修正蠕變系數(shù)μ*對(duì)軟基長(zhǎng)期變形曲線的影響較大。說(shuō)明今后在預(yù)測(cè)分析路堤荷載下軟土地基的長(zhǎng)期變形時(shí),合理考慮軟土蠕變特性的關(guān)鍵必要性。

本文基于clough雙分量模型的思想,提出了鋼桿件彈塑性單元?jiǎng)偠确治龅乃矐B(tài)廣義clough模型概念,結(jié)合考慮幾何非線性,建立了桿系鋼結(jié)構(gòu)彈塑性變形實(shí)用分析方法。通過(guò)鋼剛架模型試驗(yàn)的分析,驗(yàn)證了本文分析方法的有效性,同時(shí)指出了幾何非線性對(duì)桿系鋼結(jié)構(gòu)彈塑性變形分析結(jié)果的影響。

經(jīng)試驗(yàn)研究得出有關(guān)軟土變形特性、結(jié)構(gòu)性及其對(duì)軟土變形的影響。在低頻循環(huán)荷載作用下,軟土的變形隨著循環(huán)次數(shù)的增加而增大,表現(xiàn)出變形累積性,且當(dāng)荷載周期延長(zhǎng)時(shí),具有一定的流變特性;由于原狀土具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性,因此其變形特性和重塑土的變形特性有很大差別,當(dāng)所施加的荷載小于結(jié)構(gòu)屈服強(qiáng)度時(shí),軟土的結(jié)構(gòu)性較強(qiáng),其變形量較小,隨著荷載的進(jìn)一步施加,結(jié)構(gòu)性破壞程度提高,軟土的變形量逐漸增大;結(jié)構(gòu)性的破壞程度不僅與作用于軟土試樣的荷載大小有關(guān),而且還和加荷速率及作用時(shí)間有關(guān)。

本文對(duì)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算有關(guān)規(guī)定存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)建議。指出了目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性位移計(jì)算結(jié)果與實(shí)際地震反應(yīng)存在較大差異的主要原因。在對(duì)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，討論了框架結(jié)構(gòu)層間彈塑性位移角限值的合理性，提出了框架—抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)和框架—筒體結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角限值。