专利名称：：一种应用于路基动力响应分析的基于循环荷载作用下的弹塑性模型及建立方法
技术领域：
：本发明涉及道路交通工程和岩土工程
技术领域：
，具体是一种应用于路基动力响应分析的基于循环荷载作用下的弹塑性模型。
背景技术：
：交通荷载作用下道路的变形和稳定问题是公路建设的一个关键问题，研究公路的变形和稳定问题，大多采用理论分析、室内外试验、数值模拟及原型观测等方法。土体的模型很多，但得到广泛应用的模型并不多，这主要在于有些模型没有得到实际检验，有些模型参数复杂、不易获取。在具体工程中，要采用哪种模型，主要考虑土体的变形特征和作用荷载情况。对于交通荷载而言，主要考虑其循环性，但传统的弹塑性理论不能刻画土体在交通荷载作用下变形逐步积累的现象，必须对之进行改进。因此根据交通荷载作用下公路结构的基本特性，提出循环荷载作用下屈服面的变化规律，并应用于公路路基的动力响应分析，具有十分重要的理论意义和实际价值。
发明内容本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种土样在交通荷载下变形逐步积累的弹塑性模型，从而很好的应用于路基动力响应分析。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种应用于路基动力响应分析的基于循环荷载作用下的弹塑性模型，其特征是，该模型为权利要求一种应用于路基动力响应分析的基于循环荷载作用下的弹塑性模型，其特征是，该模型为式中，[D]为弹性矩阵，表达式为<mrow><mo>[</mo><mi>D</mi><mo>]</mo><mo>=</mo><mfrac><mi>E</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>μ</mi><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mn>2</mn><mi>μ</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>μ</mi></mtd><mtd><mi>μ</mi></mtd><mtd><mi>μ</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>μ</mi></mtd><mtd><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>μ</mi></mtd><mtd><mi>μ</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>μ</mi></mtd><mtd><mi>μ</mi></mtd><mtd><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>μ</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mi>μ</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mi>μ</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mi>μ</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中，E为弹性模量，μ为泊松比，g(σ)为塑性势函数，采用相关联的流动法则，即g(σ)＝f(σ)A是反映硬化特征的一个变量，具体表达式为<mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>dk</mi><mi>N</mi></msub><mi>dN</mi></mfrac><mo>{</mo><mfrac><mrow><mo>∂</mo><mi>N</mi></mrow><mrow><mo>∂</mo><msup><mi>ϵ</mi><mi>p</mi></msup></mrow></mfrac><mo>}</mo><mo>{</mo><mfrac><mrow><mo>∂</mo><mi>g</mi></mrow><mrow><mo>∂</mo><mi>σ</mi></mrow></mfrac><mo>}</mo></mrow>其中，εp为累计塑性应变，它与荷载循环次数的对数之间具有线性关系εp＝a+blgN其中，a、b为土性有关常数，N为荷载的循环次数；f(σ)为屈服函数，f(σij)＝k，(i＝1，2，3；j＝1，2，3；)，k是与应力历史有关的常数；在循环荷载作用下，不仅存在塑性应变的积累，随着循环次数的增加，单次循环的塑性变形增量逐步减小，而且，累计轴向应变与荷载循环次数的对数之间具有良好的线性关系，弹性变形不随荷载循环次数变化而改变，因此，累计塑性应变必然与荷载循环次数的对数之间具有良好的线性关系，据此得出，<mrow><msub><mi>k</mi><mi>N</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mi>u</mi></msub><mo>-</mo><mi>c</mi><mo>·</mo><mi>ln</mi><mfrac><mi>N</mi><mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中，N为循环次数，kN为与第N(N＞1)次加载的屈服面相对应的k值；ku为与最大加载面所对应的k值，c为与塑性模量有关的参数，在单向受力条件下，c＝H′b，H′为塑性模量，b为为与土性有关的常数。FSA00000292758500011.tif2.一种建立权利要求1所述的应用于路基动力响应分析的基于循环荷载作用下的弹塑性模型的方法，其特征是第一步、根据路基在循环载荷下的塑性应变规律，即累计塑性应变与荷载循环次数的全文摘要本发明公开了一种应用于路基动力响应分析的基于循环荷载作用下的弹塑性模型及建立方法，其特征是，该模型为式中，[D]为弹性矩阵，A是反映硬化特征的一个变量。在循环荷载作用下，不仅存在塑性应变的积累，随着循环次数的增加，单次循环的塑性变形增量逐步减小，而且，累计轴向应变与荷载循环次数的对数之间具有良好的线性关系。文档编号E01C3/00GK101979769SQ20101029939公开日2011年2月23日申请日期2010年9月27日优先权日2010年9月27日发明者朱志铎申请人:东南大学