摘要：为了给应用落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,简称FWD)准确识别路基性能劣化提供理论基础,建立了考虑路基非饱和特性的弹性层状路面在FWD荷载作用下的振动响应计算模型。通过Laplace-Hankel变换对模型的动力控制方程进行了推导求解,建立了路面和非饱和路基的动力刚度矩阵。并由层间连续性条件合成了公路结构的整体动力刚度矩阵,结合边界条件得出了FWD荷载作用下整个公路结构在变换域内的振动响应解。利用Laplace-Hankel逆变换对振动响应进行了空间-时间域内的数值求解,分析了FWD荷载频率和路基饱和度对振动响应的影响以及路基性能劣化与路表振动信号的关联性。研究结果表明:路表竖向动位移主要受FWD荷载低频成分的影响且随饱和度的增大而增大;相比较路表振动速度和路基表面竖向动应力,路表竖向动位移受路基性能劣化的影响更敏感,且在距荷载中心1.2 m位置处的路表竖向动位移变化率达到最大。研究结果可为路基性能劣化的反馈指标与位置选择提供科学依据。

摘要：为了给风积沙路基的设计提供理论基础,建立了包含风积沙路基的多层道路动力学模型,模型中风积沙路基土使用非饱和多孔介质模拟,其它道路层采用弹性介质。首先通过双重Fourier变换求得了不同层在变换域内的解析解,并由道路的层间连续假设得到了多层道路动力学模型整体的刚度矩阵。然后结合应力边界条件求得了非饱和风积沙路基内动力响应的解。计算中考虑了风积沙路基土体模量随饱和度变化规律以及其土水特征曲线,研究了路基厚度、饱和度以及车辆载重对路基内动力响应的影响。研究发现:风积沙路基饱和度对路基动力响应的影响显著,路基土饱和度从0.45增加到0.75时,路基顶部竖向位移幅值增加49.5%;随着路基厚度增加,路基内的竖向加速度幅值逐渐降低,但路基厚度超过3 m后效果逐渐减弱。基于计算结果,得到了不同饱和度与车辆载重下的非饱和风积沙路基工作区深度预测公式,研究结果可为风积沙路基设计提供参考。

摘要：为研究一种快速、无损、连续的施工期路基回弹模量检测方法,在考虑振动压路机结构特征和路基非饱和特性的基础上,建立了压路机-非饱和路基耦合振动分析系统,提出了以压路机振动轮振动加速度作为指标反馈施工期路基回弹模量的新方法。利用Fourier变换对非饱和路基的动力控制方程进行了力学求解,结合接触面边界条件得到了压路机和路基之间的相互作用力,进一步推导得到了压路机振动轮竖向加速度和路基振动响应在变换域内的解析解。最后,利用Fourier逆变换进行了空间-时间域内的数值求解,分析了压路机振动频率、路基饱和度和回弹模量对压路机振动轮及路基内部振动信号的影响规律。研究结果表明:当压路机振动频率大于共振频率时,随路基回弹模量的增大,振动轮竖向加速度基本成线性增大。当振动频率为28Hz路基土回弹模量从40MPa增大到100MPa时,振动轮竖向加速度幅值增加达到了60.1%。因此通过振动轮竖向加速度信号反馈施工期路基回弹模量是合理可行的,为施工期路基回弹模量检测提供了理论基础。