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。     

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。     

兵团垦区软土路基工后差异沉降控制标准研究

针对新疆建设兵团垦区软土地区的公路工程特点,运用有限元软件,建立计算模型来研究路基发生不均匀沉降时路面结构的受力特性,从控制路面结构的容许弯拉应力的角度,分析了影响软土地基的工后容许差异沉降量的因素,包括公路等级、路基宽度、交通量、路堤填土高度等;提出了垦区软土地区公路路基顶面的工后差异沉降控制标准的计算思路,并总结了计算流程.在此基础上,通过计算,提出了垦区软土地区二,三,四级公路路基顶面的工后差异沉降控制标准,并根据路基顶面的差异沉降率控制标准,反算出软土地基的工后容许差异沉降量控制标准.     

基于路基路面相互作用的不均匀沉降控制标准及其处治技术研究

根据沪苏浙高速公路江苏段软土地基分布情况及特点,分析了不同软土层厚度对路基沉降量和路面最大不均匀沉降量的影响;介绍了由路基不均匀沉降引起的路面结构层内附加应力的分析方法,确定了不均匀沉降量的控制标准;对增加土工格栅和桩体的不均匀沉降处治技术进行了探讨。     

基于超固结状态的既有软基段路基轻质换填技术研究

为解决沿海地区公路软基段路基差异沉降病害,该文基于超固结应力比的弹性变形理论,从减轻车辆荷载和结构自重附加应力的角度,开展人造超固结应力比计算分析及轻质化换填新技术的研究。结果表明：适宜密度轻质材料的换填厚度可使路基底部附加应力小于原状软土的自重应力,且附加应力小于软土初始流变应力值,形成的超固结应力比,可让软土地基处于弹性变形状态。试验路的沉降性能观测数据显示：工后1年使用情况下,轻质化换填路面结构的沉降稳定保持在1 mm左右,常规路面结构的沉降量达到17 mm,超过行车舒适的上限值15 mm,且沉降还在持续发展中。该文提出基于人造超固结应力比理论的轻质化换填技术可有效解决软基段路基差异沉降,具有显著的理论价值和工程实践推广前景。     

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。     

水泥混凝土路面下碎石层缓冲差异沉降前后力学分析

在碎石层缓冲路基差异沉降的基础上,分析了碎石层变形缓冲前后支撑模量的变化,并提出了有限元计算模型,计算了水泥混凝土路面在均匀支撑、有碎石层差异变形缓冲调节后、无碎石层完全脱空等3种支撑状态下的挠度及应力。根据模型计算结果发现,碎石层不但可以从变形上消除路基出现的差异沉降,而且可以减小路面结构在差异沉降发生时产生的附加应力。     

土工格栅处治填挖过渡段路基不均匀沉降试验研究

填挖过渡段路基的工后沉降和不均匀沉降是路基工程较为突出的病害。填挖过渡段随着时间的推移和行车荷栽影响，将会由于不均匀沉降引起“跳车”和路面开裂等现象。针对这一问题，对应用土工格栅处治填挖过渡段路基不均匀沉降进行了工程实体试验。对试验结果进行了分析，对填挖过渡段的工后沉降控制标准和路面铺筑时间提出了建议。     

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.     

铁路软弱地基CFG桩加固效果和变形特性研究

针对CFG桩加固铁路软弱地基的效果和变形特性,运用Midas数值分析软件建立二维全断面双线路基模型,分别对施工期地基加固前和加固后6种工况下的竖向位移进行计算。以地基沉降值、路堤沉降值和工后沉降值作为分析指标,说明了CFG桩加固软弱地基的优越性。由于梯形路基附加应力分布不同,沿路基宽度方向地基表面沉降呈“中心大两边小”的不均匀现象。地基压缩层和路堤填料层是地基加固前路基结构的变形关键区,路堤填料层是地基加固后路基结构的变形关键区。桩土之间由于力的分配不平衡存在差异沉降,桩-砂石垫层之间存在最大剪切应变。     

三角形分布条形荷载作用下的土应力计算探讨

客运专线、无碴轨道等铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求，地基中附加应力是产生沉降的主要原因，常用查表法或公式法计算应力系数。现有手册、规范、教材中给出的三角形分布的条形荷载下应力系数α值，与用公式法求出的α值有差异。路基沉降计算时宜采用公式法计算附加应力。     

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。     

水泥搅拌桩在软土地基中的沉降分析

在复合地基工后沉降计算中,加固区域采用复合模量法;而下卧层则采用应力扩散法计算层顶附加应力,再用分层总和法计算沉降。同时利用计算结果分析路基工后沉降与桩长和压缩模量的关系。通过水泥搅拌桩软土地基的沉降和承载力计算,验证水泥搅拌桩处理软土地基的正确性、合理性。     

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。     

路基路面结构的动力特性试验研究

路面路基结构的沉降变形主要来自地基路堤土层的固结压密沉降和交通荷载反复作用下路面路基各结构层的累积残余变形。文章论述了路面路基结构在车辆荷载作用下的动力特性试验研究,通过比较水的浸入和压实密度降低两种因数对路面路基结构应力和变形特性的影响程度可发现,水的浸入对路面路基结构应力和变形的影响要大于压实密度降低对路面路基结构的影响。水的浸入和碾压质量不高是造成路面早期破坏的因数之一。     

土工格室柔性搭板在山区高速公路改扩建工程中的应用

山区高速公路旧路拓宽改建后,在新旧路基衔接位置处容易产生纵向裂缝,其主要原因是由于新旧路基不均匀沉降引起的路面结构层内附加应力超过了材料的抗拉强度或界面强度。文章依托实际工程通过对实际路基的改扩建方式进行数值计算及现场实测结果的对比分析,研究结果表明采用土工格室柔性搭板技术处治山区高速公路的旧路基加宽是合理可行的。     

软土地基容许工后不均匀沉降指标值探讨

本文就高等级公路软土地基不均匀沉降问题，提出了地基不均匀沉降对中岙结构产生的附加应力的分析模型，并采用平面八节点等参元分析了不同沉降值对路面响应的影响，最后提出了软土地基不均匀沉降的指标容许值。     

冻土地区路基融沉变形对沥青路面结构的影响

采用有限元方法建立了路基发生融沉变形时沥青路面结构的轴对称计算模型,将融沉变形分别简化为二次曲线和余弦曲线,分析了融沉变形对最大拉应力点位的影响,重点讨论了融沉盆形状、半径、融沉深度等因素对沥青路面结构面层和基层最大拉应力的影响。结果表明:路基的不均匀融沉变形在路面结构面层顶面产生拉应力,成为面层破坏的主要原因;在基层底面产生较大的附加应力,将会造成基层开裂,因此在多年冻土地区的路面设计中应考虑附加应力的影响。     

多年冻土地区沥青混凝土路面材料对结构附加应力的影响

多年冻土地区路面结构出现大量早期损坏,究其原因,与多年冻土地区独特的工程特点有直接关系。多年冻土地区路基的融沉变形使沥青混凝土路面结构层产生附加应力,其与荷载应力的综合作用,直接导致路面结构的破坏。采用有限元法,并将融沉变形简化为二次曲线,建立沥青混凝土路面结构的横向计算模型。计算分析了路面材料与基层底面附加应力的变化关系,并得出附加应力的主要影响参数,为多年冻土地区路面的结构设计提供依据。