車輛荷載作用下風(fēng)積沙和礫類土低路堤工程特性研究.pdf

1、低路堤填筑高度小、工程量和占用土地少，可節(jié)約寶貴的土地資源，且易與自然景觀融為一體，對自然生態(tài)環(huán)境影響小，已成為我國公路建設(shè)發(fā)展的一個重要方向。但是由于對低路堤在車輛荷載作用下的工程特性缺乏了解，在設(shè)計過程中參數(shù)選取不盡合理，導(dǎo)致路基發(fā)生較大沉降和路面開裂，降低了道路的服務(wù)水平，因此明確低路堤在車輛荷載作用下的工程特性對指導(dǎo)低路堤的設(shè)計與施工具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　本文依托交通運輸部西部交通建設(shè)科技項目“新疆綠洲、

2、荒漠地區(qū)干線公路路基合理高度研究”，采用室內(nèi)試驗、模型試驗、數(shù)值模擬和理論分析等方法對低路堤在車輛荷載作用下的工程特性進行了系統(tǒng)地研究，主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　1.采用四分之一車輛模型，考慮輪胎阻尼和路面不平度的影響以及車輛荷載的循環(huán)特征，得到了車輛附加動荷載和車輛動荷載的表達式。
　　2.進行了動三軸試驗，系統(tǒng)研究了新疆風(fēng)積沙和礫類土的動應(yīng)力-動應(yīng)變關(guān)系、動彈性模量、阻尼比、臨界動應(yīng)力和動強度，總結(jié)了圍壓、含水率、壓

3、實度、動荷載作用頻率以及初始靜偏應(yīng)力對風(fēng)積沙和礫類土的動應(yīng)力-動應(yīng)變關(guān)系、動彈性模量、阻尼比的影響規(guī)律，提出了動應(yīng)力-動應(yīng)變關(guān)系雙曲線模型、動彈性模量-應(yīng)變關(guān)系冪函數(shù)模型和動強度-作用次數(shù)關(guān)系指數(shù)曲線模型，確定了不同條件時風(fēng)積沙和礫類土的臨界動應(yīng)力。
　　3.開展了3種地基狀態(tài)時礫類土低路堤和風(fēng)積沙低路堤模型試驗，通過改變加載大小和頻率模擬不同軸重和不同行駛速度的車輛荷載，研究了低路堤在靜載、短時動載和長時動載作用下的工程特性，得

4、到了路基和地基范圍內(nèi)各深度處的應(yīng)力、各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)變以及應(yīng)力的傳遞衰減特性。明確了靜載大小、動荷載峰值、動荷載作用頻率、動荷載作用次數(shù)、地基含水率和路基填料對低路堤工程特性的影響規(guī)律，分析了低路堤在靜載、短時動載和長時動載作用下工程特性的差異，提出了長時動載作用下低路堤動應(yīng)力累積模型。
　　4.建立了車-路三維動力分析有限元模型，通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和模型試驗結(jié)果驗證了模型的正確性，基于該模型分析了路堤高度和模量、基層厚度和模量、面層厚