我国东南沿海地区是经济最发达的区域,也是深厚饱和软粘土地基广泛分布的区域。“九五”期间该区域内建成了许多重要的交通基础设施,在有力地支持经济建设快速发展的同时,也出现了突出的技术问题:交通设施的长期运行引起了可观的地基附加沉降。这个问题的解决可以为现有交通设施的安全运行和今后重大交通基础设施建设提供重要的技术支撑,具有重大的理论和现实意义。列车引起地基动应力的分析,以及在这种动应力作用下饱和软粘土动力特性的研究恰恰是预测地基长期附加沉降的基础。 本文在国内外对列车振动和循环荷载作用下土体动力特性的研究基础上,在理论分析和室内试验两方面进行了如下研究工作: (1) 推导了弹性半空间-Timoshenko梁在移动荷载作用下的位移和地基表面反力解答,研究了荷载的临界速度,并比较了弹性半空间-Timoshenko梁和弹性半空间-Euler-Bernoulli梁,发现对实际工程Euler-Bernoulli梁可以满足计算精度,从而为采用弹性半空间-Euler-Bernoulli梁分析列车振动提供了理论基础。 (2) 对列车振动进行现场测试,分析了列车振动的特征,利用实测数据对本文建立的理论模型的合理性进行了验证。 (3) 采用移动荷载作用下弹性地基-Euler-Bernoulli梁模型,对列车移动荷载引起的地基内部动应力进行分析。研究了应力的空间分布特征,时间变化特征,应力路径变化和主应力轴旋转。发现列车移动荷载引起的动应力是一种低幅非对称循环应力,以一定的偏移应力为基准循环变化。主应力轴发生连续旋转,土单元应力状态周期地由单剪模式变化到三轴剪切模式再回到单剪模式。 (4) 分析了列车车速、路堤刚度、地基剪切模量对应力的影响。发现列车车速