路基不均匀沉降对沥青混凝土路面结构影响数值分析

针对路基不均匀沉降条件下路面结构破坏机理难以解析的现状,引入数值分析方法,建立了沥青混凝土路面结构对路基横向不均匀沉降力学响应的有限元模型,重点针对路基两侧沉降、一侧沉降和中心沉降3种不均匀沉降形式进行分析,主要研究不均匀沉降量及路面结构参数对路面结构破坏的影响。     

老路改建中路基加宽处不均匀沉降有限元研究

道路拓宽中新旧路基产生的不均匀沉降是导致路面产生纵向裂缝的主要因素。对此,首先分析了不均匀沉降产生的原因,并运用有限元软件ANSYS建立了道路拓宽处仿真模型。计算结果表明,土工格栅在处理新旧路基沉降中具有明显的作用,为旧路拓宽工程中不均匀沉降的处治提供了参考。     

青藏公路路面对路基不均匀变形的适应性分析

路基路面是一整体,路基不均匀变形会导致路面开裂。为了分析路基不均匀变形引起路面结构的应力、应变变化过程,应用ABAQUS来分析青藏公路路面结构对路基不均匀变形的适应性,建立了路基不均匀变形引起路面结构破坏的响应模型。结果表明,路基变形量在3cm以内路面各结构层的弯拉应力在其容许范围内,道路结构是安全的。     

沈大高速公路改扩建工程路基加宽容许工后不均匀沉降指标研究

路基加宽工程中新老路基不均匀沉降会使路面结构受力状态发生显著变化,文章采用三维有限元方法,将新老路基不均匀沉降转换为结构层底脱空,进行多种不同脱空深度的路面结构力学分析。分析认为沈大高速公路路基加宽容许工后不均匀沉降差应在1.6cm以内,不均匀沉降坡比不大于0.4%时,沥青路面不产生结构性破坏。     

路基纵向不均匀沉降对水泥路面结构的影响

根据对填挖交界处路基不均匀沉降产生机理的分析,提出了纵向填挖交界路基不均匀沉降曲线方程,同时把路面结构等效为地基上的弹性地基梁,推导出纵向填挖交界处路基的不均匀沉降对路面各结构层产生的弯拉应力计算公式,并分析不均匀沉降指标对水泥砼路面结构的影响.     

柔性基层沥青砼路面在软土区公路工程中的实践应用

中江高速公路江睦路立交匝道广泛分布软土,软土深厚且性质差,大部分路段采用了袋装砂井超载预压处治。鉴于工期紧张,软基预压期沉降未完成即需实施路面工程。为了更好的适应通车后路基的不均匀沉降,该道路采用柔性基层沥青砼路面。通车4 a来,除了车辙病害,仅在主线与匝道相接处有几条纵向裂缝,其它路段未发生结构性破坏,路面状况良好,验证了柔性基层沥青砼路面在深厚软基区的适用性,可为类似工程路面结构类型选择提供依据。     

路面对路基强度及不均匀沉降的力学响应研究

路基强度和不均匀沉降对路面结构附加应力影响显著,是影响路面结构服役性能和使用寿命的重要因素,工程建设中,路面铺筑条件对路基沉降提出了要求。针对雄安新区高速公路长寿命路面结构形式,采用有限元数值模拟手段,定量和定性地分析了路基强度和路基不均沉降对路面结构附加应力的影响。研究结果表明：底基层层底受最大拉应力,路面表层受最大压应力,且均随着路基差异沉降的增加持续增大;当差异沉降范围内曲线过渡时,差异沉降率标准不具备普适性,在差异沉降率一定条件下,层底拉应力随着差异沉降范围的增加而逐渐减缓趋稳;路基路面接触模式对路面结构受力影响显著,当路基路面完全黏结接触时,路面结构底基层附加拉应力随路基模量的增加而增大,当路基路面完全光滑接触时,路面结构底基层附加拉应力不受路基模量的影响;路基路面完全黏结接触和路基路面完全光滑接触构建了路面结构受力分析的上、下限,根据现场路基模量、差异沉降范围和路面材料强度参数,提出可引起路面结构底基层层底拉裂的差异沉降率理论范围为0.29%～0.38%。该研究成果能够为提出满足高质量建设要求的路基强度标准和路基不均匀沉降标准提供理论依据。     

不对称荷载作用下路面纵向开裂的影响分析

由于作用在道路上的荷载不对称性,荷载大的一方,其产生的附加应力不仅加速了地基沉降速率,而且产生了一定的附加沉降,致使道路产生不均匀沉降,从而导致道路裂缝的产生。本文采用钻孔取芯、落锤式弯沉仪(FWD)、地质雷达(GPR)等检测方法分别对路面、路基的内部情况进行了检测,并结合沉降测量与计算结果,对不对称荷载作用下的路面纵向裂缝产生原因进行了分析研究。     

采空区高速公路路基路面变形破坏

随着各地高速公路建设的快速发展,一些高速公路无可避免地要跨越采空区,这就可能面临采空区地表沉陷引起高速公路路基路面破坏问题。因此,针对采空区路基路面的主要病害,开展采空区高速公路路基路面变形破坏理论和变形协调设计方法的研究就显得十分重要。采用粘弹性蠕变本构关系建立有限元仿真模型,对采空区路基路面变形破坏问题进行理论研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)运用ANSYS软件建立数值仿真模型,分析采空区地表沉降特征,将地表沉降曲线分为三个区域:下凹区、上凸区、反弯区,并分析不同因素影响下地表沉降曲线的变化规律。(2)根据地表沉降曲线分区特征,建立采空区—路基—路面整体模型,分析路基位于地表沉降曲线不同特征区段时路基路面的变形破坏模式。(3)根据地表沉降曲线特征,结合采空区路基路面变形破坏的主要影响因素,研究采宽、采厚、采深、煤层倾角、留设煤柱等因素对采空区路基路面变形及应力的影响,总结不同因素影响下路基路面变形破坏的基本规律。(4)根据有限元计算分析结果及高速公路安全运行的设计标准,归纳总结了采空区一般处治方法,并基于协同作用原理给出了采空区路基路面变形协调设计方法。     

高架桥下路面不均匀沉降机理及车辆荷载影响研究

软土地基道路的不均匀沉降是影响正常使用的主要因素。为了研究高架桥下路面不均匀沉降的机理和车辆荷载对高架桥下桥墩间路面不均匀沉降的影响,运用midas GTS NX软件对高架桥下路面的不均匀沉降及车辆荷载以后的效果进行模拟分析。分析表明,在软土地基上,高架桥墩的存在会导致路基的不均匀沉降;车辆动载会加剧路基的不均匀沉降。因而提出在软土路基段采取限制大车靠桥墩处行驶及限制车速这2个措施,可改善靠近桥墩处道路的不均匀沉降。     

高速公路拓建中不均匀沉降对路面拼接的影响分析

在高速公路拓建工程中，由于新、老路基的固结程度不同，已拓宽的路面在开放交通后一段时间内，新路基产生的自然固结沉降，会在拼接路面结构中产生较大的附加应力，导致新老路面拼接处极易形成纵向裂缝。通过有限元分析计算，研究了不均匀沉降形态对拼接路面结构的受力影响及面层松弛效应对拼接路面结构的受力影响。并计算不同松弛程度下不均匀沉降在拼接路面中产生的附加应力，揭示了基层顶面可能先产生开裂的特殊破坏形态。     

软土地基上路基拓宽处理技术研究

根据软土地基上道路拓宽所出现的不均匀沉降和路面裂缝等病害，从软土地基沉降入手，并结合软土地基处理、新老路基结合部位处理等进行分析研究，通过高、低路堤试验路段的实践，提出比较合理的路基拓宽处理方法。     

过渡式沥青路面不均匀沉降的附加应力计算

在软土地区修建高等级公路遇到的主要问题包括路基的沉降和稳定性,以及由于路基工后沉降和工后不均匀沉降过大造成的沥青路面早期损坏问题。过渡式路面能较好适应路基不均匀沉降未稳定的路况需要,但路面开裂现象在早期较为明显。通过分析不均匀沉降对路面带来的附加应力,结合现行规范的路面结构计算,提出不均匀沉降引起的附加应力在路面结构计算的计算方法。     

采动区土工格栅加强沥青路面力学性能研究

公路穿越采动区,地面将产生不均匀沉降,使路面结构产生附加应力,其值可能超过道路允许应力而导致路面结构破坏。为此提出了一种增强路面性能的路面结构--采动区土工格栅加强沥青路面结构。文中采用弹性力学理论推导出地表不均匀变形引起沥青路面结构附加应力的解析表达式;利用ABAQUS软件进行足尺数值模拟,研究了土工格栅在沥青面层不同位置时对路面抗变形能力的影响,以及与普通路面相比显著增强了抵抗变形的能力等。研究表明土工格栅加强沥青路面可减小路面的裂缝,从而降低路面的破坏几率。     

养护改造工程路基沉降分析及地基处理

针对养护改造工程道路拓宽所出现的不均匀沉降和路面裂缝等病害,从路基沉降入手,以112国道(杨各庄至保定界段)养护改造工程为例,阐述了典型老路拓宽改造的地基处理方案、新老路基结合部位处理的关键技术难点。     

高速公路扩建工程差异沉降控制技术研究

在高速公路施工建设过程中,受地质地貌等因素的影响,会对路基的稳定性造成比较大的影响,严重时会出现不均匀沉降等情况,一旦出现不均匀沉降会直接破坏路面结构,道路路面出现桥梁跳车、路面开裂等问题,文章以实际工程为例,对高速公路扩建工程差异沉降出现的原因进行了分析,然后提出了相应的差异沉降控制措施,解决了其重、难点问题,工程施工后达到了施工要求,可为类似工程提供借鉴。     

软基差异沉降对夹层路面结构的影响分析

软土地基上路基的不均匀沉降变形加速了沥青路面结构的早期破坏;由于国内90%以上的高速公路都是常规的半刚性基层沥青路面结构,不能很好地消散不均匀沉降产生的附加应力,因此有必要提出新的适应软土地基上的路面结构形式。依托淮盐高速公路中设有级配碎石夹层结构的试验段,采用ABAQUS非线性有限元分析了该路面结构在不均匀沉降时的底基层和应力控制层层底的附加应力。结果表明,不均匀沉降增大时,底基层和应力控制层的水平向附加应力都呈线性增大;底基层厚度一定时,底基层模量越大,其层底拉应力越大,而应力控制层水平向附加应力明显减小,但是底基层厚度不宜太厚;相对于半刚性基层路面,设有级配碎石夹层结构的路面有更大的强度储备,更能适应软基不均匀沉降。所得结论对今后软土地基上的路面结构设计有一定的指导意义。     

旧路改造工程中路基路面加宽的处治设计

随着我国经济的不断发展,道路交通运输量与日俱增,旧路拓宽改造工程迫在眉睫。旧路拓宽改造可以有效改善道路路网结构,提升道路等级,但容易出现新旧路基不均匀沉降和加铺沥青面层反射裂缝等问题。以实际工程为例,对旧路加宽的问题进行了分析,针对路基路面加宽后可能出现的问题应采取的相应设计措施进行了探讨。     

道路桥梁沉降段路基路面施工技术

随着道路桥梁建筑事业的不断快速发展,现在人们越来越关注道路桥梁沉降段路基路面施工技术问题。但是,现在我国道路桥梁沉降段路基路面施工技术还存在很多的问题。由于道路桥梁沉降路段路面施工技术可以有效的解决通车过程之中的跳车问题,提高通车状况和驾驶舒适度。因此,研究道路桥梁沉降段路基路面施工技术具有非常重大的现实意义。本文主要介绍了道路桥梁路基路面沉降的危害,并详细的阐述了路桥沉降段路基路面产生不均匀沉降的原因,介绍了路桥沉降段的结构设计,最后探讨了路桥沉降段路基路面的施工。     

高速公路改扩建新旧路基差异沉降影响因素分析

新旧路基结合处的差异沉降控制是高速公路改扩建的技术难点之一。若差异沉降值过大,会导致路基遭到破坏,影响路面结构,降低道路的使用品质,甚至危及行车安全。针对上述问题,依托长株高速公路改扩建工程,应用有限差分法建立了数值计算模型,研究了不同拓宽宽度、不同填方高度、不同弹性模量和不同压缩模量4种影响因素下新旧路基不均匀沉降的变化规律,发现距旧路中心6 m范围内拓宽路基沉降较小,6～18 m范围内沉降增幅逐渐增大,新旧路基结合处尤为显著,曲线末尾出现轻微"波谷"状,最大沉降发生在拓宽路基边缘附近。结果表明:拓宽路基的不均匀沉降随拓宽宽度和填方高度的增大而增加,拓宽宽度对沉降的影响较填方高度更显著,随拓宽宽度的增加,最大差异沉降增幅最大值可达89.21%,实际工程中应尽可能选取重度较小的填土或设计合适的拓宽宽度;对比不同的路基弹性模量和地基压缩模量可得,不同路基弹性模量对路基顶面最大差异沉降的影响较小,随路基弹性模量发生改变,最大差异沉降增幅最大值仅为3.58%;对比不同的地基压缩模量可知,最大差异沉降增幅最大值为42.14%,因此,在合理经济范围内,提高地基土压缩模量可显著降低新旧路基不均匀沉降,提高使用寿命。