在我国南方丘陵地区修建高速公路时,受地形条件因素的影响,需要填筑大量高填方路堤,考虑粗粒土具有良好的工程特性,常被用作路堤填料,因此形成大量的粗粒土公路高路堤工程。粗粒土路堤在长期交通荷载作用下,容易发生失稳变形现象,降低了路堤使用年限及稳定性,交通荷载作为一种典型的动荷载,具有“吨位大、重轴载、大流量”等特点,对路堤的影响日益增大。鉴于此,本文以导师主持的国家自然科学基金面上项目“动力湿化作用下粗粒土公路高路堤服役性能演变与状态控制技术研究(51678073)”为依托,首先总结分析了交通荷载模型以及路堤土的本构关系,为数值模拟提供理论基础;然后利用MIDAS/GTS有限元软件建立粗粒土公路高路堤模型研究交通荷载作用下路堤动力响应状况;最后以数值计算结果为依据,开展动力荷载模型试验,深入分析了粗粒土路堤在交通荷载作用下的动力特性。研究结论主要如下:(1)交通荷载作用下,路堤产生的应力、位移表现前后轴载相互叠加的特性;在路堤同一深度处,交通荷载对车轮正下方的路堤土体应力响应影响程度最大,随着距离车轮越来越远,应力峰值逐渐减小,直至处于车轮中心处,土体应力峰值达到最小;在路堤不同深度处,交通荷载对路堤产生的最大竖向应力、竖向位移随着路堤深度逐渐减小。(2)车辆载重对路堤影响程度较大,越靠近路堤表面,应力峰值增长幅度越明显,对路堤影响范围越广;车速对路堤动应力变化的幅度相对缓慢;在不同工况下路堤位移的变化随着深度的增大逐渐减小且变化趋势比较平缓;在受到轴载220kN的三轴货车作用下,路堤动力影响有效影响深度大约为2.64m。(3)基于相似理论定理推导了路堤模型与原型之间各物理参数的相似关系,确定了路堤模型与原型间的相似比,并根据相似比将实际路堤与模型按缩减比例合理的联系起来;设计了一种多因素影响下路堤动应力试验方案,然后采用路堤模型箱、车辆动力模拟装置开展了动力模型试验;模型试验与数值分析计算得到的应力曲线图变化趋势基本相似,车辆载重越大,其产生的动应力峰值也越大,在土体传播的影响范围越广,车辆速度的增大对动应力的影响较小;在路堤不同深度处,应力出现明显的滞后性,应力曲线呈非线性衰减的变化特征,从而验证了数值分析结果的正确性;在此基础上,施加循环荷载作用在路堤时,路堤累积变形规律分为四个阶段:平缓增加、急剧上升、缓慢上升和趋于稳定阶段。