路床加筋力學(xué)行為與設(shè)計(jì)方法的研究.pdf

1、行車荷載反復(fù)作用導(dǎo)致路基中形成過量的累積塑性變形，并進(jìn)一步引起各種路面病害問題的產(chǎn)生。土工合成材料用于路床加筋改善路基土的應(yīng)力狀況、減少行車荷載反復(fù)作用下引起的累積塑性變形；利用筋土界面產(chǎn)生的摩阻力對(duì)基層底施加側(cè)向約束作用。本文通過三維有限元數(shù)值模擬分別對(duì)筋土界面的剪切特性、靜力荷載和行車荷載作用下路床加筋的力學(xué)行為進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，在此基礎(chǔ)上建立了行車荷載作用下加筋土路基累積塑性變形分析方法。筋材的側(cè)向約束作用取決于筋

2、土界面摩阻力的發(fā)揮，與筋土界面作用特性密切相關(guān)。室內(nèi)拉拔試驗(yàn)數(shù)值模擬表明，筋土界面摩阻力并非均勻分布，位于拉拔端附近的界面摩阻力有一峰值，隨著拉拔端拉伸位移的增大，峰值摩阻力逐漸后移，直至整個(gè)界面發(fā)生剪切滑動(dòng)：筋材拉伸剛度與超載需匹配，超載越大，筋材剛度越高，筋材承載能力越強(qiáng)。靜力荷載作用下，對(duì)于半剛性基層路面，路床加筋主要影響基層和底基層的彎拉應(yīng)力，加筋效果取決于筋土界面的連接方式和筋材的剛度，濕軟路基上路床換填加筋還和

3、加筋位置和加筋層數(shù)有關(guān)；對(duì)于粒料基層路面，路床加筋增大了基層粒料的球應(yīng)力、減小偏應(yīng)力，粒料基層層底塑性應(yīng)變大大減小，同時(shí)，減小了傳遞到路基表面的剪應(yīng)力，改善路基表面的壓應(yīng)力分布，加筋效果和基層厚度、筋材拉伸模量、基層和土基的回彈模量比等因素關(guān)系密切，其中，基層厚度影響最為顯著。行車荷載作用下的隱式動(dòng)力有限元分析表明，加筋效果和行車速度有關(guān)，行車越快，應(yīng)力波的影響深度越淺，加筋效果相應(yīng)下降；加筋后，路基中的動(dòng)偏應(yīng)力明顯減小，而

4、動(dòng)偏應(yīng)力是引起路基累積塑性變形的關(guān)鍵因素，因此加筋顯著減小行車荷載作用下路基中的累積塑性變形?；趯?duì)行車荷載作用下路基土應(yīng)力水平的有限元分析，結(jié)合有效固結(jié)應(yīng)力理論，參照修正的累積塑性應(yīng)變指數(shù)模型，建立了行車荷載作用下路基土累積塑性應(yīng)變分析方法，該方法既可以由不固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算路基土的累積塑性應(yīng)變，也可以由固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算路基土的累積塑性應(yīng)變；利用分層總和法，可以求得任意次行車荷載作用后路基土的累積塑性變形