基于有限元模型分析公路拓宽路基差异沉降影响因素

为分析各类因素对公路拓宽路基差异沉降的影响,采用有限元建立计算模型,运用薄膜弹性理论分析加筋材料、填料和填方高度对路基拓宽段差异沉降的影响。结果表明:采用加筋处理可大幅降低差异沉降,且土工格室处置效果较好;与黏性土填料相比,采用碎石土填料可大幅降低路基差异沉降;差异沉降量随路基填方高度增加而增加,填方高度超过12 m后影响明显减弱。因此,在公路拓宽路段,应优先选用土工格室进行加筋处理,选择碎石土作为路基填料,并根据路基填方高度做好加筋设计。

拓宽路基差异沉降主控因素分析及地基处理选择依据研究

以山东省某高速公路路基改扩建项目为例,采用FLAC有限差分软件模拟了路基拓宽施工及工后沉降过程,研究了路基拓宽宽度、路基填筑高度、路基填料模量、新旧路基模量比、路基土体黏聚力和路基土体内摩擦角6种因素对拓宽路基差异沉降的影响,并通过正交分析法确定了拓宽路基差异沉降的主控影响因素。研究结果表明,路基拓宽宽度、路基填筑高度和新旧路基模量比为拓宽路基差异沉降的主控因素;重点针对新旧路基模量比对拓宽路基差异沉降的影响开展了单因素分析,提出了主次加固区概念,并分析提出了地基处理方案选择依据。研究结论对于公路拓宽路基差异沉降的控制有着重要参考价值。

常见公路拓宽路基的稳定性分析方法

早期的高速公路大部分按双向四车道建设,无法满足当前的交通需求,因此出现大量拓宽路基,同时拓宽路基与原有路基由于差异沉降等原因容易导致路面开裂,由于雨水从裂缝处渗入等原因而影响路基的稳定性,以常见路基拓宽方式和典型路面结构为例,分析了面层是否开裂和新旧路基结合状况对路基稳定性的影响,并详细介绍了相应状况稳定性的分析方法。

软土区拓宽路基沉降机理的模型试验研究

软土区高速公路新老路基间的沉降机理是高速公路改扩建工程中需要研究的重点问题。针对软土区高速公路路基改扩建工程,开展大型模型试验,分析新老路基的沉降变形、水平位移以及路基固结特性的变化规律。结果表明:软土区扩建路基及地基的沉降趋势呈现抛物线型,新路基和拼接区域的沉降最大,不同深度的新老地基沉降趋势具有高度相似性;新老路基拼接区域坡脚处的水平位移要明显超过新路基坡脚,最大达到0.24 mm;分级加载过程中,新路基对老路基施加的侧向压缩作用要大于老路基在荷载作用下所产生的侧向变形作用;路基沉降在荷载加载的24~37小时内急剧发生,之后速度减慢趋于平缓;新老路基的差异沉降,主要是由老路基下地基土的压缩性小于新路基下地基土造成的。

降雨入渗对黄土拓宽路基变形影响的离心模型试验

为探究降雨入渗对黄土拓宽路基造成与一般路基的变形差异,该研究以典型黄土路基及其拓宽路基为研究对象,建立离心试验模型,研究在降雨入渗条件下典型黄土路基及其拓宽路基的变形情况,同时监测这两种路基内部含水率及土压力的变化情况。研究结果表明:在降雨入渗作用下,典型黄土路基顶面中心位置的沉降变形最大,而拓宽路基路肩位置的沉降变形最大,随着降雨量的增加,变形增加幅度逐渐变小;拓宽路基坡脚位置与地基均出现隆起变形,路基边坡中部位置内陷;路基内部含水率存在动态平衡过程,影响路基整体变形。

临江路段半挖半填拓宽路基差异沉降及施工技术研究

结合临江路段公路路基拓宽改建的特殊性,揭示各种原因所导致刚性挡土墙的变位对山区陡坡地段半填半挖式拓宽路基差异沉降的影响规律,分析山区陡坡地段半填半挖式拓宽路基差异沉降受刚性挡土墙变位而发展的内在力学机理,判识山区拓宽路基差异沉降的组成及各自比例,展示了刚性挡土墙变位与山区拓宽路基差异沉降的映射关系,构建外设刚性挡土墙的山区拓宽路基差异沉降计算方法,提出了刚性挡土墙变位影响的山区拓宽路基差异沉降限值。

高速公路拓宽路基泡沫轻质土应用效果分析

为降低新路基的施工沉降,采用泡沫轻质土作为路基填料,并在施工过程中开展变形监测确定应用效果。通过现场试验,确定泡沫轻质土的最佳湿密度、最佳弹性模量和最佳填筑高度,并给出了最佳配合比。现场监测结果证明:采用泡沫轻质土可明显降低路基顶面、地基顶面竖向沉降、新旧路基差异沉降和路基坡脚深层水平位移,说明采用泡沫轻质土可有效提高路基稳定性,应用效果较好。

拓宽路基不均匀沉降控制与变形预测技术研究

以二广高速公路洛阳城区段拓宽工程为例,分析公路拓宽施工中的土工栅格加筋技术和预应力管桩技术,对新老路基的沉降量进行监测,并建立了基于B P神经网络的变形预测模型,对拓宽路基的变形进行预测分析。研究结果表明:土工栅格加筋技术和预应力管桩复合地基技术,能够有效的控制路基的沉降量,最大沉降值为5.89mm,横向边坡变动率为0.74%。B P神经网络预测模型的相对误差为1%左右,全程预测的数据偏差在0.1m m以内,精度较高,满足工程领域估算要求。

公路拓宽路基沉降监测方法及加固效果研究

软土具有高压缩性,对软土地基高速公路进行拓宽处理时,极易产生较大的差异沉降,从而导致路面裂缝和整体失稳破坏。基于此,文章依托某高速公路拓宽路基工程,分别设置水泥搅拌桩和桩板结构处理地基现场监测试验段,分析不同施工阶段的沉降位移;选用ADINA进行数值仿真计算,分析天然工况、水泥搅拌桩工况和桩板结构工况下,原路基和地基表面受力变形特性,得到如下结论:路基和路面基层填筑期,桩板结构受自重影响,会导致较大的沉降,随着填筑的持续进行,其下方土体固结趋于稳定,桩板结构开始发挥作用;现场监测试验和数值仿真结果均表明,相较于水泥搅拌桩,桩板结构能够更好地控制拓宽路基工程中新旧路基的差异沉降和侧向位移。本研究可为类似工程的地基处理提供一定的参考。

改扩建拓宽路基差异沉降分析

文章以高速公路改扩建工程为研究背景,通过建立试验段对拓宽路基差异沉降进行分析,分别选取不同地基处治方式,以不同桩距的监测断面作为研究对象,布置剖面沉降管开展监测。结果表明:采用CFG桩加固处理后地基沉降大幅下降,而在桩距相近的情况下路基沉降量相差不大。

拓宽路基差异沉降特性和影响因素

为了解差异沉降对拓宽道路的影响,应用有限元程序,建立了差异沉降计算模型,分析了拓宽路基差异沉降特性,研究了路基高度、土基压缩模量、拓宽方式和宽度对路基差异沉降以及沉降曲线形态的影响。结果表明,双侧拼接在差异沉降控制上优于单侧拼接;土基压缩模量从2MPa增加到10MPa时,最大差异沉降从20.58cm降低到5.46cm,且最大差异沉降的增加和土基压缩模量的减小不成反比例,存在减速性;当路基高度从2m增加到8m时,最大差异沉降从6.38cm增加到13.10cm,受边界条件的影响,路基高度越小,拓宽路基顶面沉降曲线越接近“～”形。

拓宽路基差异沉降控制技术模型试验研究

在土工离心机上安装加载装置和位移、应力量测系统,建立与实际应力相符的离心试验模型,考虑不同工况系统研究了新老路基拼接处治技术及预应力管桩复合地基处治技术对于拓宽路基差异沉降变形的改善控制作用,得出了拓宽工程新老路基差异变形特征和处治技术的处治效果及作用机理。研究结果表明:在拓宽路基拼接带不同层位布设土工材料,虽可消解新老路基的不均匀沉降,但效果不明显,加筋处治使地表以下浅层土体侧向位移减小幅度较大,而深层土体侧向位移改变不大,说明加筋对软基侧向位移的影响范围很有限;采用预应力管桩处理拓宽路基下地基不仅很好地控制拓宽路基的不均匀沉降,还可大大加快施工进度,缩短工期,说明管桩复合地基更适合于工期紧张、沉降控制要求较高的拓宽工程;管桩桩体产生向上刺入变形,由于桩帽和加筋褥垫层的设置,能有效地缓解上刺入深度。

拓宽路基差异沉降计算参数的确定

为简便精确地确定高速公路拓宽路基差异沉降计算参数,依照正交设计要求选取地基及路基土体的物理力学参数及取值域,用有限元分析软件ANSYS计算出相应的神经网络分析样本,构建人工神经网络模型,再依托工程现场实测的观测数据,对拓宽路基差异沉降计算参数进行神经网络模拟计算,确定地基及路基土物理力学参数的取值。模拟计算结果表明:路基土各物理力学参数的计算值与实测值吻合很好;用灰色关联分析,模型模拟计算精度很高,表明该方法确定的地基及路基土的物理力学参数值满足工程计算精度要求。

差异沉降条件下黄土拓宽路基协调机制模型试验研究

以黄土地区高速公路拓宽工程为研究背景,借助大型地基沉降模拟试验平台,实现拓宽路基荷载下地基沉降变形的人为模拟,开展几何相似比为1∶1的足尺模型试验,建立路基内部土体及加筋材料变形监测系统,分析新老地基差异沉降条件下路基内部土体及加筋体的响应机制。试验结果表明:拓宽路基荷载作用下,随着地基差异沉降的增加,路基内部土体是一个不断变形协调过程,当地基差异沉降S达到9 cm时,路基与路面结构层出现脱空;新老路基拼接段铺设土工材料能使松散土体形成板结复合体,土工材料能够增强新老路基的整体稳定性和力学特性,土体填料更容易形成自拱效应;土工格栅能一定程度上消解新老路基间的差异沉降。随着新老地基差异沉降的增加,土体内部筋材受力不均匀且筋材内部相应产生了交替拉压应变,应变整体呈现增加的趋势,当新老地基差异沉降达到16 cm时,土工格栅拉压应变趋于稳定,土工格栅拉伸或压缩极限变化量仅为2 mm,远小于土工格栅破坏极限。

拓宽路基加筋处治适应性分析及优化设计

为研究拓宽路基拼接带加筋处治效果及相关设计参数,借助有限元分析软件和大比尺模型试验,针对不同路基填方厚度和不同软基厚度分别展开了加筋处治适应性分析,比较了新老路基拼接带加筋和不加筋两种工况下拓宽路面结构在地基差异沉降和路面加载双重作用下的应变变化,得出了拓宽路基加筋处治适应性分析结果,并开展了加筋处治有限元设计优化分析,得出了拓宽路基加筋处治的合理埋设位置、埋设层数的设计参数。有限元分析表明:拓宽路基荷载下软土地基层厚度超过4 m时,单纯靠加筋处治缓解新旧路基差异沉降效果非常有限,难以彻底解决其所带来的路基路面病害;在地表和路基底部铺设两层土工格栅能够满足经济性和有效性双重要求,筋材在新旧路基拼接带不宜全幅铺设。大比尺模型试验研究结果表明:加筋材料可增大路基的整体回弹模量,减小路基的不均匀变形,起到减小荷载传递的作用,从而使路面结构在荷载作用下的应力应变分布趋于均一,可有效地阻止和延缓路面结构的破坏。

石灰改良含砂低液限土在高速公路拓宽路基中的应用研究

在室内通过对不同石灰剂量稳定的含砂低液限粘土的击实试验和CBR试验,研究了其击实特性和水稳定性,确定了石灰的合理掺量。试验结果表明:石灰掺量为3%、4%时相对未掺石灰的含砂低液限粘土水稳定性明显提高;最大干密度随掺灰量增加而降低,掺量超过4%后,降低幅度减小并趋于稳定,最佳含水率变化规律则相反,确定石灰合理掺量为4%;最后确定了路基93、94区采用掺灰3%稳定土、96区采用掺灰4%稳定土的技术方案。对路基填筑后的沉降观测表明:沉降速率满足要求,路基较为稳定。

拓宽路基新老路面搭接仿真

本文运用有限元软件ANSYS对拓宽路基新老路面搭接问题进行了仿真分析,重点分析了新老路面搭接的适宜尺寸,包括新老面层和新老基层搭接尺寸,此外还分析了车辆荷载相对面层拼接缝和基层拼接缝的不利荷载作用范围。结果表明,新老路面设置搭接台阶能有效地克服拼接缝处拉应力和剪应力集中的现象,使新老路面受力更均匀协调,面层和基层设置的搭接台阶尺寸大于30 cm即可,再增大该尺寸对克服拼接处拉应力和剪应力的效果不明显,同时会导致路面铣刨量增加;拼接缝两侧各50 cm范围是荷载不利作用范围,在进行拓宽道路路面设计时,应尽量避免将重车道轮迹带布置在此不利范围内。该结论可为高速公路拓宽工程新老路面结构拼接设计及施工提供理论参考。

大厚度黄土地层拓宽路基浸水破坏机制

为研究大厚度湿陷性黄土地层浸水湿陷条件下拓宽路基变形破坏特性,基于长安大学土工离心机,安装了降雨浸水系统和位移量测系统,开展与实际应力相一致的离心模型试验,并根据试验结果探讨了湿陷性黄土地层拓宽路基的浸水破坏模式.试验结果表明:拓宽路基荷载影响下,新路基以及部分老路堤会产生新的沉降,最大沉降值出现在拓宽路基形心处,进而产生新旧路基间的不协调变形;持续降雨将会在拓宽路基坡脚处产生雨水入渗,入渗将诱发大厚度湿陷性黄土层内部产生非均匀湿陷,这会导致新旧路基体产生不同程度的湿陷突变,在湿陷突变所产生的差异沉降的作用下,路基边坡首先出现裂缝,进而在新旧路基拼接带处也出现裂缝,最终面临因地基整体增湿失稳所带来的更为严重的路基路面塌陷、滑移等问题.

公路拓宽路基差异沉降影响因素分析

为研究各种因素对新旧路基差异沉降的影响,结合改扩建工程案例进行分析。分析结果表明,双侧加宽较单侧加宽所产生的差异沉降更小,且随路基填土高度的增加,路基差异沉降量也随之增加,但高度超过6m后沉降量增幅明显趋缓。

公路拓宽路基病害问题与控制措施

介绍公路路基的拓宽形式,分析公路拓宽路基的常见病害,如路基失稳、路面损坏、路面整体性能下降以及病害成因,提出采用新型施工材料土、提高路基压实度、开挖台阶、铺设土工格栅、地基处理等病害处治措施进行处理。