地基不均匀沉降对路面附加应力影响研究

发布时间：2020-05-31 10:20

【摘要】：由于软土特有的工程特性,软土地基沉降量过大和路基横向不均匀沉降是公路工程中常见的问题。这种变形使得路面结构产生较大的附加应力而出现早期破坏。已有的文献关于软土地基的不均匀沉降对路面结构应力的影响研究工作还比较少。地基土体是自然地质的历史产物,实际工程中土体往往表现为非均质性。现有道路结构力学中一般将地基作为弹性地基进行分析,对地基的非均质性研究较少,而对非均质地基的不均匀沉降的研究更少。因此,研究地基不均匀沉降对路面结构附加应力的影响在路面设计中有十分积极的意义。本文基于不均匀沉降的广义Gibson地基理论和土体固结理论,以广佛江快速通道项目为工程依托,采用解析和数值分析的的方法,主要研究了地基不均匀沉降对路面结构附加应力的影响,提出了考虑地基不均匀沉降的路面设计指标和设计方法。取得的主要成果如下:1.针对工程中常见的地基横向不均匀沉降问题,建立了不均匀沉降的广义Gibson非均质地基模型,采用Hankel变换对边值问题进行了求解,得到了问题的积分解;详细分析了非均质性参数m、不均匀沉降量、不均匀沉降发生深度和不均匀沉降宽度对地基土体各点竖向位移的影响。2.将不均匀沉降的广义Gibson非均质地基模型引入路面力学计算理论中,得到了不均匀沉降下广义Gibson地基上粘弹性薄板和弹性层问题的积分解;详细讨论了圆形均布轴对称荷载下,非均质性参数m、不均匀沉降发生深度和弹性层剪切模量对弹性层中水平弯拉应力的影响,为研究地基不均匀沉降对路面结构附加应力的影响提供理论支撑。3.建立了软土地基固结沉降有限元模型,对不同路基高度、路基土重度、弹性模量和路面宽度下地基横向不均匀沉降对路基变形的影响进行研究,得到不同因素影响下地基横向不均匀沉降和路基变形之间的关系。4.建立了简化的路面附加应力计算的有限元模型,详细讨论了基层参数、垫层参数、不均匀沉降量和路面宽度对附加应力的影响,得到了各因素综合影响下不均匀沉降路面附加应力计算公式。5.考虑了不均匀沉降对路面弯拉应力的影响,将不均匀沉降引起的水平弯拉应力和由荷载引起的弯拉应力叠加即?_m+(35)?作为计算弯拉应力,提出了考虑不均匀沉降的路面结构设计方法。
【图文】：

地理位置,路堤,轻质土

长安大学硕士学位论文目地理位置图如图 5.1 所示。该路段位于江门市棠下镇子兰村，沿线为形平坦，地面标高 1.2~4.8m，地表多鱼塘、菜地。路堤一般填筑高度 4～高度达 12.02m。轻质土高路堤里程范围为 K10+397~K10+485。本段路堤设计平均高度 9采用泡沫轻质土填筑高度约 5m。路堤两侧边坡坡率为 1:1.5。地基软土厚度 11.0m。已采用水泥土双向搅拌桩处理，桩径 50cm，桩间距 1.6m。

示意图,网格划分,计算模型,示意图

第五章地基不均匀沉降对路面结构的影响分析据工程实际情况，本文中模型选取的边界条件为：地基部分的左右边界设许垂直方向位移，地基底部水平和垂直方向约束；路基底部为不透水面边界，路面顶部和左右边界均为自由面。网格划分进行单元网格划分时，模型采用四边形结构网格划分属性。路堤和路面结实体单元，地基部分采用 CPE4P 实体单元，模型总单元数为 3162，，节点数为3 所示。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.2

【参考文献】