1、1《南方多雨地區(qū)公路路基長期服役性能保障技術研究及應用南方多雨地區(qū)公路路基長期服役性能保障技術研究及應用》2017年度湖南省科技進步獎項目公示材料一、項目名稱：一、項目名稱：南方多雨地區(qū)公路路基長期服役性能保障技術研究及應用南方多雨地區(qū)公路路基長期服役性能保障技術研究及應用二、項目簡介二、項目簡介在交通運輸部、湖南省科技廳、湖南省交通運輸廳等科技項目的資助下，以南方多雨地區(qū)公路路基為依托，通過試驗研究、理論分析、數(shù)值模擬、工程實踐等手段

2、，對交通荷載與濕度作用下路基長期服役性能進行了深入研究，形成了路基剛度匹配設計方法，提出了保障路基長期服役性能的成套工程處治技術：（1）建立了交通荷載與濕度綜合作用下路基填料性能指標參數(shù)及量化模型。利用系統(tǒng)的動三軸試驗構建了更適應于重載交通荷載的填料動態(tài)回彈模量和累積塑性應變預估模型，首次提出采用“濕化率”作為路基水穩(wěn)定性評價指標，建立了依據(jù)物性參數(shù)的水穩(wěn)定性能預測模型，完善了路基填料濕度循環(huán)試驗方法，并獲取了動態(tài)回彈模量干濕循環(huán)折減系

3、數(shù)。該部分成果為交通荷載與濕度的綜合作用研究提供了必要、可靠的路基填料本構模型，為路基長期服役性能保障技術奠定了理論和試驗基礎。（2）形成了基于輪路系統(tǒng)耦合和路基路面協(xié)調(diào)變形的路基剛度匹配設計方法。推導了動態(tài)回彈模量預估模型在復雜空間應力狀態(tài)下的精確一致切線剛度矩陣，構建了考慮動態(tài)回彈模量和輪路系統(tǒng)耦合的路基路面動力學分析方法，開發(fā)了交互式、參數(shù)化的建模分析軟件，獲取了動力作用下路基路面破壞規(guī)律，形成了路基路面長期服役性能演變評價方法，

4、研發(fā)了模型試驗系統(tǒng)用于驗證該方法的可靠性；創(chuàng)建了以地下水位、路基填筑高度為核心的路基當量回彈模量的預估方程，并從路基路面協(xié)調(diào)變形角度出發(fā)首次提出了路基剛度匹配系數(shù)的合理控制范圍。該部分成果為路基路面一體化計算分析提供了全新的視角和途徑，既實現(xiàn)了路基設計方法的改進，又便于將新設計方法與實際工程填料控制3三、客觀評價三、客觀評價1.與當前國內(nèi)外同類技術主要參數(shù)、效益、市場競爭力的比較與當前國內(nèi)外同類技術主要參數(shù)、效益、市場競爭力的比較對比內(nèi)

5、容現(xiàn)有同類技術特點本課題創(chuàng)新點靜力線彈性模型。創(chuàng)造性地提出了更適應重載交通荷載特點的四參數(shù)動態(tài)回彈模量模型，可精細調(diào)整剪應力對回彈模量的貢獻，更加真實地反映了重載交通荷載下路基的動力響應。路基填料本構模型基于等效切線剛度矩陣的動態(tài)回彈模量模型，根據(jù)三軸試驗的軸對稱應力狀態(tài)得出，缺乏嚴格的數(shù)學推導，計算誤差較大。首次基于廣義胡克定律嚴格推導了動態(tài)回彈模量空間應力狀態(tài)下的精確一致切線剛度矩陣，提高了復雜應力狀態(tài)下的計算精度10%以上。水穩(wěn)定

6、性評價指標相應預測模型較少，缺乏定量描述。首次系統(tǒng)提出了依據(jù)物性參數(shù)的水穩(wěn)性評價指標預測模型，解決了非飽和土的模量取值問題，為研究濕度變化條件下路基性能演變提供了有效途徑，同時可作為不同濕度條件下填料選取的依據(jù)。數(shù)值仿真分析軟件普遍采用普通商業(yè)軟件，建模過程繁瑣，車輛荷載簡化為路面均布荷載，與實際情況偏差較大。在商業(yè)軟件基礎上二次開發(fā)了便捷的參數(shù)化建模與分析軟件，更真實反映了實際的輪路系統(tǒng)耦合狀態(tài)，可體現(xiàn)輪胎自由滾動、加速滾動、減速滾動

7、狀態(tài)下路面的接觸應力及應變分布，為考慮協(xié)調(diào)變形的路基路面一體化分析和設計提供了全新的手段。路基設計方法基于靜力學參數(shù)和理論，難以適應高速、重載交通要求，計算與實際響應有所偏差。基于路基瀝青路面結(jié)構彎沉指標等效和路基水泥混凝土路面結(jié)構板底彎拉應力指標等效，給出了路基回彈模量的設計參考值，形成了考慮路基路面協(xié)調(diào)變形的路基剛度匹配設計方法，既實現(xiàn)了設計方法改進，又將新設計方法與實際工程填料控制技術緊密銜接起來，可操作性強。路基填料控制技術多從