第 46卷 第 2期
2014年 4月
西安建筑科技大学学报 (自然科学版)
J．Xi’an Univ．ofArch．＆Tech．(Natural Science Edition)
V_01．46 No．2
Apt．2014
移 动 荷 载 作 用 下 路 面 板 与 饱 和 弹 性 地 基
的 动 力 响 应
曹 彩 芹 ， 李 诚 诚 ， 李 华
(西安建筑科技大学理学院，陕西 西安 710055)
摘要：将路面板作为三维弹性体，建立路面-饱和弹性地基动力响应的层状弹性半空间体模型，对移动荷载作用下路面板．
饱和弹性地基系统的动力特性进行了分析．将移动单元法引入到饱和弹性土介质的半解析方法中，构造了随荷载按照相同
速度运动的移动层单元，基于移动坐标下饱和弹性土介质的动力控制方程和边界条件，应用加权残数法建立了饱和弹性土
介质移动层单元动力方程，该方程可退化为单相弹性路面板移动层单元动力方程，基于此，建立了移动荷载下饱和弹性地
基与路面板系统的三维动态响应的统一的半解析方程．数值分析了饱和弹性半空间地基上路面板的动力特性，研究了荷载
速度、饱和层渗透系数等参数对路面板位移和土体孔隙水压力响应的影响，研究结果可为路面结构的施工设计及路基动力
响应分析提供参考．
关键词 ：移动荷载；路面板；饱和弹性地基；移动单元法；半解析方法
中图分类号： TU435：0343．2 文献标志码：A 文章编号：1006．7930(2014)02．0204．06
近年来 ，交通 荷载 出现 了高速 化 和重 型化 的特 征 ，这对 路面 结构 的设 计和 施工 提 出了更 高 的要 求 ，
移 动 荷载 下路 面板 一路基 结构 的分析 研究 近年 受到各 国学者 的广泛 关注 ．Cole J和 Grundmann 4]研 究
了交 通荷 载直 接作 用下 路基 的动 力 问题 ，但 是没有 考 虑路面 板 的影 响 ，事实 上 ，在 移 动荷 载下路 面 结构
动力特 性 的研 究 中，应 充分 考虑地 基 与路 面板 的相互 作 用 ，使得 研 究更加切 合 工程实 际，孙璐和 邓 学钧 p]
分析 了 多种 移 动荷载 作 用下 Kevlin地基 上无 限大板 的动力 响应 ，得到 了板挠 度 的积分 解析 解 ，但 没 有对
其进 行数值 计 算分析 ．周华飞 [o】采 用 Green函数法 和直 接积分 变换 法推 导 了运动 荷载下 Kevlin地 基上
无 限大板 动力 响应 的解析 解 ，对 运 动恒荷 载进 行 了全面 而细 致 的参 数分 析 ，徐斌 等 [『 利 用 Biot波 动理
论 、无 限大板 的弹性 理论 和 TRM 方法研 究移 动荷载 作 用下层 状饱 和土介 质 上弹性板 动力 响应 问题 ．
以上的这 些研 究均 是通 过解 析 方法进 行 求解 ，由于 问题 的复杂性 ，大 多数解 析解 都是 将模 型简 化为
简单 和规 则 的情况 下来 求解 ，对于 复杂 的实 际 问题则 需要应 用有 限元 方法 或其 他数 值 方法 ．蔡 袁强 等 ]
用半解析 法对 移 动条 形荷 载作 用下 上覆 弹性 板饱 和 两相 弹性介 质 的动力 响应 问题 进行 了研 究 ，并进 行 了
数值 计 算 ．文 献 【9】应 用有限元 和无 限元 研究 了列 车 以不 同速 度运 动 时地基 的振动 问题 ．为 了有效地 求解
移 动荷载 引起 的振 动 问题 ，文 献[10】首 次提 出 了 Moving Element Method，将动 力 问题 简化 为拟 静力 问题 ，
主 要用 来解决 列车 行驶 在铁 轨梁 上 的一 维 问题 ，文 献[11]将 移 动单元 法 引入到 三维 有 限元 法 中 ，分析 了移
动 荷载作 用下地基 的动 力 响应 ．
本 文将 移动 单元 法 引入 到饱和 弹性 介质 的半解析 方法 中 ，构造 了随荷 载按 照相 同速 度运 动 的移动 层
单 元 ，推 导 了移 动 坐标 下饱 和弹性 介 质 的动力 控制 方程 和边界 条 件 ，得 到 了移 动层 单元 的内部残 数 矩阵
和 边界
移动荷载作用下路面板与饱和弹性地基的动力响应（论文）.pdf
