《高速交通荷載作用下軟土地基的長期累積沉降特性分析》是依託浙江大學，由胡亞元擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高速交通荷載作用下軟土地基的長期累積沉降特性分析
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：胡亞元
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
沉降控制是交通工程軟土地基關鍵技術問題之一。高速交通荷載引起的長期累積沉降在地基工後沉降中占有相當大的比例，本項目用Houlsby 等創建的超粘塑性理論完善Suiker 雙時間尺度循環安定理論，以此為理論指導，（1）利用胡亞元創建的軟土低幅值循環一維本構模型同時反映主固結變形，蠕變和循環累積變形耦合作用的優點，建立交通荷載作用下路基一維總沉降和工後沉降簡化公式；（2）根據室內動三軸試驗把軟土低幅值循環一維本構模型推廣為三維本構模型。測定其模型參數；建立軟土單元循環動剛度矩陣，通過用戶接口植入ABAQUS有限元軟體分析平台，對高速交通荷載作用下軟土地基的長期累積沉降特性進行數值模擬；選擇關鍵工況，利用大比例循環荷載模型試驗對理論預測結果進行驗證。本研究成果能揭示軟基長期循環累積變形發展過程中暗含固結、蠕變和循環荷載累積變形耦合作用等複雜機理，為軟土路基工後沉降控制提供依據。
結題摘要
沉降控制是交通工程軟土地基關鍵技術問題之一。高速交通荷載引起的長期累積沉降在地基工後沉降中占有相當大的比例。本項目首先完善了Houlsby 等創建的超粘塑性理論，利用熱力學第二定律證明了歐拉n次屈服函式必須滿足非相關聯流動準則。基於超粘彈性理論提出準塑性的粘彈性概念,由此根據Suiker 循環安定理論獲得軟土流變模型與長期循環累積沉降模型具有一致性這一物性規律，故可用準塑性的粘彈性理論模擬軟土的長期循環累積沉降特性。在此觀念啟發下，採用Yin-Graham一維等效時間流變模型模擬一維壓縮條件下的長期循環累積沉降特性，採用以Yin-Graham一維流變模型為硬化規律以修正劍橋模型流動耗散勢為擴展基礎的三維準塑性粘彈性模型模擬三維長期循環累積變形特性。進行了室內GDS雙向振動三軸試驗，研究了不同動靜偏應力比、不同頻率、不同循環次數和不同超固結比對軟土循環累積變形發展規律的影響，標定了模型參數。採用交替方向隱式差分法對循環荷載作用下的控制方程進行數值離散，採用Newton-Raphson疊代求解非線性差分方程，編制了一維循環累積沉降分析程式。採用雙時間尺度（包括長短時間尺度）、漸進展開和均勻化技術分離了循環荷載作用下的瞬態回響和長期回響。採用加權餘量法數值求解了循環荷載作用下長短尺度三維流變控制方程，數值模擬了軟基固結、蠕變和循環累積變形相互作用複雜耦合機理。基於上述試驗和數值分析成果，結合現場大尺寸高速公路軟土路基沉降試驗，獲得了軟土地基長期循環累積沉降和工後沉降經驗公式。研究課題完成了預定目標，為軟土路基累積沉降和工後沉降控制提供理論和試驗依據。
