轻质泡沫混凝土在路基改扩建中的应用研究

文章依托工程实例,采用Midas GTS NX有限元软件对轻质泡沫混凝土路基的改扩建情况进行模拟,分析改扩建部分轻质路基的变形以及钢管桩的受力特性。研究认为,改扩建路基临空面的水平位移值与泡沫轻质混凝土的高度呈正相关,且路基顶面的水平位移值随距离路基中线位置呈先增大后减小的趋势,竖直位移值则呈“S”形减小趋势。同时,钢管桩的设置有利于提高扩建路基的整体稳定性,其所受的剪力和弯矩值在桩身上部和下部较大。     

泡沫轻质混凝土在陡坡路基工程中的应用

文章结合工程实际,对泡沫轻质混凝土在陡坡路基工程中的应用进行介绍。研究表明,与普通公路填料相比,泡沫轻质混凝土在强度与压实度方面有明显的优势,监测结果表明,换填泡沫轻质混凝土后,路基位移量和影响深度均满足稳定性要求。     

不同路用泡沫混凝土结构形式对路基处理效果研究

以某工程为例,采用FLAC3D数值模拟软件,对采用路用泡沫混凝土置换路堤处理效果进行了分析研究,并提供了3种不同的泡沫混凝土置换方案,得到以下结论:方案1置换路堤中心处位移较大,相对方案2来说,其他2种方案路面沉降较为均匀。路用泡沫混凝土作为一种新型轻质换填材料,在路堤换填减少沉降方面是切实可行且有效的;采用泡沫混凝土置换路基能够减小路基中心和路基坡脚沉降量分别达45%和35%以上。研究结果可为相似工程中泡沫混凝土的使用提供参考和借鉴。     

路用泡沫混凝土不同置换形式下路基变形研究

由于路用泡沫混凝土质量轻,可有效减轻路基在自重应力作用下的沉降位移,而泡沫混凝土不同置换结构形式对路基的沉降位移影响不同.以某高速公路工程为依托,借助FLAC3D数值模拟软件,分别对凸字形、倒梯形及倒台形等3种泡沫混凝土置换结构形式进行数值计算,并对路基中心处及坡脚处进行位移沉降分析,得出以下结论:使用路用泡沫混凝土填...     

高速公路路基下伏小煤窑采空区稳定性分析

结合具体工程项目,调查了路基下伏小煤窑采空区的特征,利用FLAC3D数值模拟软件和GPS地表位移监测手段对采空区进行了综合研究。得出研究区原始地层和煤层开采后的竖向和水平向应力分布特征,围岩的塑性变形和应力重分布特征;路基加载后,模型整体位移增大,但水平位移较小;采空区的位移变形破坏并未波及至地表就已经达到了新的平衡状态,但根据岩体的蠕变特性,仍需对采空区进行处治;处治后地表位移监测结果分析与数值模拟结果相吻合,说明处治后采空区对高速公路的正常运营影响不大。     

边坡开挖支护时序有限元分析

为研究公路改扩建工程边坡稳定性的影响因素, 寻求科学的支护方法, 以柳州至南宁高速K1456+800处左侧改扩建边坡为研究对象, 利用ANSYS建立了有限元数值模型, 选择未及时支护和及时支护2种支护方式, 模拟计算了改扩建工程中6级边坡开挖过程中坡体的剪应变增量及水平、竖向位移增量; 为定量分析2种支护条件下边坡开挖过程中位移及应力的变化趋势, 选取了6个特殊节点进行监测, 主要监测内容包括测点的位移(包括水平位移和竖向位移)以及主应力(包括最大主应力和最小主应力)随开挖时步的变化情况。分析结果表明: 无论是否及时支护, 每步剪应变增量最大值均位于坡脚, 但及时支护时, 分布面积及数值较未及时支护时小, 边坡发生失稳的可能性较低; 随着开挖推进, 水平位移增量先减小后小幅增大, 竖向位移增量先急剧增大后缓慢减小, 及时支护下各测点最终位移较未及时支护情况要小; 未及时支护时最终开挖安全系数接近1.0, 及时支护后每步安全系数均大幅提高, 基本大于1.35。综上所述, 及时支护能够有效减小边坡剪切应力, 限制水平与竖向位移, 降低整体应力水平, 提高边坡安全系数, 显著改善坡体稳定性。      

季节性冻土地区泡沫混凝土保温板路基温度场数值模拟

近年来,泡沫混凝土作为一种轻质保温材料得到广泛应用,然而对泡沫混凝土作为保温材料应用于季节冻土区高铁路基的研究相对较少。以哈齐客专DK221+150断面的现场监测数据为依据,利用ABAQUS有限元分析软件,建立泡沫混凝土保温板路基的温度场模型,研究泡沫混凝土保温板在季节冻土区对铁路路基的保温效果。通过对不同工况下泡沫混凝土保温板路基进行温度场数值模拟,优化路基两侧泡沫混凝土保温板的铺设长度。模拟计算结果表明:泡沫混凝土保温板对路基具有明显的保温效果,当保温板的铺设方式为路基面全幅铺设且路基两侧的铺设长度由路肩延伸至4.0m时保温效果最佳。     

高速公路黄土路堑边坡变形演化规律研究

为揭示黄土路堑边坡在施工及运营过程长期演化规律,选取吉河高速公路某典型黄土路堑边坡作为研究对象,采用数值分析和现场监测相结合的研究手段。布设监测断面,以路基沉降和坡脚侧向位移为主要监测参数,对边坡变形规律进行长期跟踪监测,并对边坡开挖前后的稳定性进行对比分析。监测数据和分析结果很好地指导了黄土边坡施工,揭示了黄土边坡变形演化规律。     

路基静态土压力与温度的关系研究

对长春-双辽高速公路K37 km处换填山皮石断面与K42 km处石灰土处置断面的土压力与温度监测结果进行分析,利用OriginPro8.0软件分析路基不同埋置深度处静态土压力随温度的变化规律.研究结果表明:随着温度的降低,路基静态土压力呈现先增后减的趋势,在K37 km处静态土压力随温度的平均变化率为1.64;而K42 km处静态土压力随温度的平均变化率为0.60.对比两处断面的监测结果可知,在静态土压力方面,换填山皮石断面比石灰处置土断面对温度的敏感性更高.     

预应力混凝土管桩加固软土地基效果及参数影响分析

采用数值模拟的方法分析了预应力混凝土管桩加固软土路基的效果,并对相关参数影响进行了分析,得到以下结论：分层填筑过程中数值模拟值与现场监测数据误差均在10%以内,说明数值模拟结果的可靠性;加固前路基沉降比较集中,路基水平位移较大值集中在路基坡脚处;加固后地基沉降大幅度降低,路堤坡脚水平位移明显减小,保证了路堤的安全;增大桩长和减小桩间距均可以有效降低路基沉降,但这种方法降低的沉降是有限的,设计和施工过程中要根据地质和工程条件合理设计参数;通过设置桩帽,使得桩体承载能力增大,降低了桩间土分担荷载,增加了桩体承载能力,减小了路基沉降。     

桩筏地基加固对紧邻既有线路基的影响

在新建线桩筏地基加固过程中,采用应力铲、水平向土应变计与测斜管对紧邻既有线路基的变形与应力进行原位监测,分析了不同施工阶段紧邻既有线路基变形规律与受力特性。为减小测试误差,建立了路基变形与稳定计算有限元模型,得到了坡脚水平位移换算系数,计算了不同开挖深度的路基最大剪应力与边坡安全系数。基于监测与计算结果,提出了施工期跳槽浇筑、更换桩型与路基坡面喷浆挂网等既有线路基防护措施。为验证防护效果,利用评分法与标准差法分析了轨检车数据。分析结果表明:施工期间紧邻既有线路基累积坡脚水平位移为24.25mm,平均每天的侧向位移小于0.59mm,路基坡脚水平位移对施工过程反应敏感,可作为监控既有线路基稳定状况的关键指标;两线之间9m深度范围地基土水平应力随不同施工阶段出现挤压回缩变化,压应力小于10kPa,但不同施工阶段水平应力变化不明显;浸泡条件下基坑开挖至2.2m时边坡安全系数由1.08减小为0.54,路基失稳破坏,因此,施工现场必须采取既有线路基坡面防护。施工期间既有线轨检的轨道质量指数(TQI)增幅达129.58%,既有线轨道几何线性波动较大,但TQI小于安全限值,即对路基防护优化后既有线路基变形得到有效控制。     

黄土地区深挖路堑边坡稳定性研究

为研究路堑边坡在开挖过程中的稳定状况,以便进行施工期边坡稳定性控制,防止事故的发生,建立路基有限元模型,采用数值仿真方法对边坡开挖过程进行模拟。分析了开挖过程中边坡变形及坡体内部应力的变化规律及边坡的稳定状态;选取最高边坡断面作为研究对象,分析了爆破振动对边坡稳定性的影响。研究结果表明:边坡开挖完成后,左侧边坡安全系数为1.19,右侧边坡安全系数为1.35,满足规范要求;边坡的坡脚水平方向安全振速为10.1 cm/s,采用设计爆破方案进行施工可以保证边坡稳定。     

高速公路高边坡变形监测与分析

为验证高速公路高边坡支护方案的合理性，结合案例开展变形监测。选取有代表性的监测断面，布置测点对坡体位移、锚索预应力和边坡深部位移进行监测，分析确定边坡的稳定性。坡体位移变化速率监测前期较快，后期逐步趋于稳定；锚索预应力监测前期损失大，后期由于坡体移动有增大的趋势，最终达到稳定状态；边坡内部存在滑动带，深部位移先增大而后达到稳定。通过分析监测结果，得出边坡支护后逐步达到稳定状态，支护方案合理。     

基于强度折减法的铁尾矿砂路基边坡稳定性分析

采用Plaxis分析了不同工况对路基边坡总量位移、总剪切应变以及固结完成后边坡安全系数的影响。研究表明:铁尾矿砂路基边坡潜在滑动面呈类圆弧状,贯穿路堤坡脚,边坡极易沿浅层滑动面滑移,造成失稳;设置包边土后,路基边坡潜在滑动面逐渐向路基内部和基底深部发展,有效抵抗了下滑力,安全性逐渐增大;设置包边土后铁尾矿砂路基安全系数明显提高,是提高边坡稳定性的有效方法,在设置包边土的尾矿砂路基上铺设土工格栅可一定程度上提高路基边坡稳定性。     

泡沫轻质土加宽高速公路路基的应力观测与分析

通过预先埋设的设备,对泡沫轻质土加宽高速公路路基的受力特性进行了实际观测与分析,得出了泡沫轻质土填筑高速公路加宽路基时的受力规律,为高速公路扩建工程的断面优化打下了基础。     

山区沿溪公路路基稳定性数值分析与注浆加固研究

在分析沿溪浸水路基失稳机理的基础上,采用FLAC3D建立流固耦合数值分析模型,研究了水位快速下降对路基稳定性的影响,并讨论了注浆加固的作用机理和注浆参数的影响。研究表明,水位快速下降会使路基挡土墙总侧向压力增加,路基安全系降低;注浆加固不会改变路基的应力应变状态,但可以提高路基的安全系数,且路基安全系数随加固范围的增加而增大,随注浆结石体强度的提高而增大;路基注浆加固存在一个合理的加固范围和强度提高倍数。     

高速移动荷载作用下无砟轨道路基动位移研究

建立三维有限元CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基-天然地基土非线性数值分析模型,基于轨道随机不平顺条件下计算得到轮轨载荷,通过有限元软件二次开发子程序将轮轨载荷导入有限元模型,路基两端及天然地基土体四周采用等效三维一致粘弹性人工边界模拟工程实际半无限空间体,在此基础上研究分析高速移动荷载作用下路基的动位移分布规律。研究结果表明:文章采用的有限元模型计算得到的路基竖向动位移远小于我国现行高速铁路标准的控制值3.5 mm,满足要求;列车模型为两节动车,中间两组轮对移动产生的动位移叠加,竖向动位移在各结构层中的时程曲线峰值与转向架数目进行对应;沿横向分布,在混凝土底座范围内,路基各结构层竖向动位移幅值沿横向分布变化较小,各结构层横向最大差值仅为0.129 mm;在混凝土底座范围外,路基各结构层竖向动位移幅值横向分布差异较大,横向最大差值均超过0.5 mm;随着深度的增加,竖向动位移在路基中随着深度的增加逐渐衰减,最大值位于基床表层顶面,近似线性衰减;基床表层刚度的变化对系统动力响应影响作用较有限,基床底层刚度的增大对降低路基中的动位移影响作用较显著,有利于行车运行的平稳、舒适及安全,提高列车时速会加大路基的变形位移,地基土刚度的变化对路基中对降低系统动位移的作用最显著。     

高速公路零征地加筋拓宽路堤监测分析

为掌握高速公路零征地加筋拓宽路堤施工和运营过程中特性,对其进行了系统的监测和分析。监测为期2年,监测项目包括路基侧向水平位移、土压力、孔隙水压力等。监测表明,各监测指标的变化主要发生在拓宽路堤施工期与完工后3个月内,其后各监测指标变化较小;采用粉喷桩处理软土地基时,粉喷桩为刚性桩,桩与桩间土不是协调变形,以粉喷桩为主承受上部荷载。分析结果表明:设计方案和施工方案较好,能保证拓宽工程的变形和稳定性要求;零征地加筋拓宽路堤具有较高的稳定性和安全性;为避免拓宽路基的不均匀沉降导致路面开裂,对于拓宽路基宜采用先进行一段时间的堆载预压,然后再修筑路面的施工方法。     

高速公路拓宽方式对路基沉降的影响

为了研究高速公路拓宽方式对路基沉降的影响,结合西潼高速公路改扩建工程,针对单侧拓宽和双侧对称拓宽方式建立了路基沉降数值模型,利用有限元方法分析了路基顶面沉降、差异沉降与坡脚水平位移的变化规律,并选定试验段进行双侧对称拓宽方式下的数值模拟分析和分层总和法计算,同时进行了路基沉降观测。分析结果表明:拓宽相同宽度时,双侧拓宽的旧路基中心沉降减小幅度较单侧拓宽增加15.2%;两侧各拓宽2车道时,路基差异沉降是单侧拓宽4车道时的24.3%;随着拓宽宽度的增加,旧路基中心沉降增量逐渐减小,最大沉降位置在距新建路基边缘内侧3～5m处。数值模拟、分层总和法计算及现场观测最大沉降分别为18.40、18.74、16.06mm,表明数值模拟方法可靠,模拟结果与观测结果基本相符。     

圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁极限抗弯承载力与延性

为研究圆管翼缘组合梁的抗弯性能, 进行了3根圆管翼缘组合梁静力加载抗弯破坏性试验, 分析了试验梁的抗弯破坏过程与破坏特征; 考虑混凝土损伤塑性本构及栓钉滑移与断裂, 建立了圆管翼缘组合梁非线性数值模型, 基于试验结果分析了数值模型的适用性; 以钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度与圆管管径为主要结构参数, 计算了48根正交设计的圆管翼缘数值模型组合梁的力学性能; 依据试验梁与数值模型梁的抗弯受力性能, 提出了基于简化塑性理论的圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力计算公式; 应用数值模型梁位移延性系数计算结果, 回归得到了圆管翼缘组合梁位移延性系数计算公式。计算结果表明: 数值模型组合梁与试验梁承载力比值为0.99~1.03, 挠度比值为0.87~1.09, 因此, 弯矩-挠度计算曲线与试验曲线吻合良好, 可采用数值模型组合梁准确模拟圆管翼缘组合梁的抗弯全过程受力行为; 圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力随钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度的增大而增大, 随圆管管径的改变变化较小, 位移延性系数随混凝土翼板厚度与圆管管径平方的增大呈线性增大, 随钢梁下翼缘宽度的增大呈线性减小; 不同塑性发展程度的各类模型梁位移延性系数为3.16~7.19, 体现了较好的延性; 采用极限抗弯承载力简化计算公式与圆管翼缘数值模型组合梁计算的极限抗弯承载力比值为0.91~1.09, 平均比值为0.98, 因此, 公式计算结果准确; 为使圆管翼缘组合梁具有一定延性, 建议位移延性系数大于3.5。