拓宽路基差异沉降特性和影响因素分析

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的计算模型，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，双侧拓宽在差异沉降控制上优于单侧拓宽；最大差异沉降的增加和土基压缩模量的减小不成反比例；受边界条件的影响，路基填土高度越小，拓宽路基顶面沉降曲线越接近“～”形。研究成果对高速公路扩建工程中新老路基差异沉降的处理具有借鉴意义。     

高速公路拓宽影响因素力学有效性分析

高速公路拓宽改建是现代许多高速公路应对交通量迅猛增长的有效对策,但由于新老路基特性差异和施工时间的不同,结合部容易出现因差异沉降而产生的裂缝,因此本文就新老路路基拓宽工程中出现的不均匀沉降进行分析,提出了一些解决措施。本文运用通用有限元程序ABAQUS对土应用弹塑性的Mohr-Coulomb模型进行求解。通过数值分析研究,结果表明路基拓宽宽度和路基高度对新老路基的差异沉降有较大影响,其中拓宽宽度相对路基高度的变化对沉降的影响要大;土工格栅对新旧路基的沉降基本没有影响,但对降低土体应力值有显著效果;台阶开挖作为减小新老路基不均匀沉降的一种措施,有效减小了不均匀沉降。     

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。     

路基拓宽段差异沉降数值模拟

为研究高速公路路基拓宽段的差异沉降,利用FLAC3D软件研究了路基加筋、路堤高度、加筋层数、筋材弹性模量等因素对路基差异沉降的影响。结果表明,在新老路基拼接处设置土工格栅,可有效减小新老路基间的差异沉降;随着填筑高度的增加,路基的差异沉降明显增加;在路基拓宽工程中,铺设多层土工格栅可减少路基的差异沉降;随着土工格栅弹性模量的增加,也能有效地减少拓宽路基的差异沉降。     

高速公路拓宽路基差异沉降影响因素研究

为了研究差异沉降对高速公路拓宽路基的影响,通过Ansys有限元计算分析软件,建立差异沉降力学计算模型,系统分析路基拓宽方式、填筑高度、拓宽宽度和土基模量对拓宽路基差异沉降的影响。研究结果表明:路基采用两侧对称加宽的方式对差异沉降的控制明显优于单侧加宽;随着路基拓宽高度与宽度的不断增加,路基产生的竖向沉降也在逐渐增大,新路基产生的竖向沉降大于旧路基,最大值出现在新路基路肩位置附近,而旧路基中心线处竖向沉降值最小;随着路基填土模量的不断增大,新旧路基产生的竖向沉降与竖向应力在逐渐减小,新路基沉降大于旧路基沉降,沉降峰值出现在新路基路肩附近。     

基于FLAC3D的路基拓宽差异沉降研究

以延安北过境线路基拓宽项目为研究对象,采用现场监测、室内试验及FLAC3D有限差分法相结合的方法对新旧路基拓宽差异沉降特性进行研究。监测数据表明,由路基土体在外荷载作用下产生的黏滞蠕变只占总沉降的很小一部分。通过室内直剪试验,得出黏聚力值为21 kPa,内摩擦角值为38°;当最大差异沉降量达到最小值时,拓宽侧路基填筑高度为6 m;当新路基的沉降开始增加时,拓宽高度大于6 m;当旧路基高度不变时,新旧路基顶面和最大沉降点向外移动。在工程实际中,新旧路基的拓宽宽度增加对旧路基的影响较小。     

基于FLAC3D的路基拓宽差异沉降研究

以延安北过境线路基拓宽项目为研究对象,采用现场监测、室内试验及FLAC3D有限差分法相结合的方法对新旧路基拓宽差异沉降特性进行研究。监测数据表明,由路基土体在外荷载作用下产生的黏滞蠕变只占总沉降的很小一部分。通过室内直剪试验,得出黏聚力值为21 kPa,内摩擦角值为38°;当最大差异沉降量达到最小值时,拓宽侧路基填筑高度为6 m;当新路基的沉降开始增加时,拓宽高度大于6 m;当旧路基高度不变时,新旧路基顶面和最大沉降点向外移动。在工程实际中,新旧路基的拓宽宽度增加对旧路基的影响较小。     

基于有限元模型的拓宽路基沉降规律分析

路基拓宽是目前道路领域中最常见的改建工程之一,在拓宽道路施工及运营阶段,容易产生不均匀变形而诱发各种道路病害。为了获得路基在拓宽后的变形状况,现运用通用有限元程序ABAQUS构建了路基拓宽模型。基于该模型,分析了道路地基顶面在拓宽工程影响下的沉降规律,并在此基础上分析了拓宽宽度、分层拓宽厚度及施工固结时间等因素对道路沉降量的影响。结果表明,路基拓宽后,沉降变形量是从老路基的中心点处开始发生,到新老路基交界处,沉降变形量达到最大值,然后逐渐减小至新路基边缘为0;随着新路基拓宽宽度的增大,地面沉降量也随之增大,且变形曲线更为平滑;每层拓宽厚度对最终沉降量的影响较小,但是其达到最终沉降的值的变形路径不同;施工期固结时间对最终沉降量的影响可以忽略不计,但是对施工后沉降量的影响较为显著。     

改扩建道路纵向加高拓宽路基沉降特性与影响因素研究

依托惠盐高速深圳段改扩建工程，建立加高拓宽路基变形计算模型，分析了路基弹性模量、地基压缩模量、路基加高高度等因素对路基沉降变形的影响，得到了旧路加高拓宽沉降变形特性。研究结果表明:当拓宽部分地基较软弱或旧路加高高度较小时，横断面的沉降曲线呈“反盆形”；当拓宽部分地基压缩模量较大或加高高度较大时，横断面的沉降曲线呈“盆形”；随着新填路基弹性模量的提高，道路的不均匀沉降量逐渐减小，但减小的速率逐渐降低；对地基进行加固处理后的压缩模量不宜超过既有道路下地基的压缩模量，过分加固地基可能会使路面形成反向坡；对于路基加高高度小于2 m的路段，宜使拓宽部分地基的压缩模量大于旧地基；对于路基加高高度大于2 m的路段，则应使拓宽部分地基的压缩模量小于旧地基。     

高速公路新老路基拼接的台阶开挖效果分析

对于高速公路拓宽工程必须采取有效的措施,减小新老路基的差异沉降,其中开挖台阶是新老路基结合部常用的技术措施之一。对5种不同的台阶开挖方式,采用有限元方法分析了老路边坡开挖和加宽路堤填筑对老路及地基变形特性的影响,对高速公路拓宽工程台阶开挖的设计与施工具有借鉴意义。     

台阶开挖技术在高速公路路堤拓宽中的应用及研究

对于高速公路拓宽工程必须采取有效的措施,减小新老路基的差异沉降,其中开挖台阶是新老路基结合部常用的技术措施之一。本文以京石高速公路涿州至石家庄段为工程依托,采用有限元方法分析了老路边坡开挖和加宽路堤填筑对老路及路基变形的影响,对高速公路拓宽工程台阶开挖的设计与施工具有指导意义。     

软土地区道路加宽工程路基差异沉降特性研究

由于软土特殊的工程特性,在软土地基上展开城市道路改扩建项目难度比一般地区更大,解决新旧路基之间出现的差异性沉降问题是关键。首先分析了软土地区城市道路拓宽可能出现的病害形式及机理,随后以某市政道路为工程依托,利用有限元计算软件ANSYS15.0对新旧路基在不同拓宽宽度、不同路基高度、不同地基土模量下的差异沉降规律进行研究,最后提出降低软土地区城市道路改扩建项目新旧路基不均匀沉降的技术措施及其影响效果,以期为类似的道路改扩建项目建设提供一定的理论指导。     

PHC管桩用于道路拓宽工程软基处理的技术分析

依托京沪高速公路（上海段）拓宽工程,针对拓宽路基部分的软基问题,采用Ф400PHC管桩处理方案,通过沉降观测手段,分析了PHC管桩用于控制拓宽路基总沉降及差异沉降的技术效果,初步结论对上海地区高等级道路拓宽工程以及桥头跳车处治具有借鉴作用。     

全风化花岗岩路基改扩建差异沉降处治分析

为研究不良地质下的路基改扩建工程差异沉降处治问题,以莲株高速改扩建工程为背景,考虑路基内部湿度场变化,并利用有限元软件ABAQUS分别建立不同处治方法下的全风化花岗岩区软土地段的拓宽路基有限元模型,结合位移云图及沉降变形曲线,分析在不同路基拼接技术处治下新老路基、新老地基、路面表面的沉降与侧向变形状况,探讨路基拓宽差异沉降分布。研究表明:拓宽路基沉降集中在施工期及工后1 a内;开挖台阶、铺设土工格栅以及对软土地基进行打桩加固处理能有效减小改扩建路基沉降且控制侧向变形和差异沉降。     

高速公路拓宽工程新老路基差异沉降的数值模拟

对于高速公路拓宽工程,采用ABAQUS有限元软件对拓宽后新老路基差异沉降进行了数值模拟,分析了加宽方式、加宽宽度、路堤高度、路堤模量、路基填料重度、土基模量、软土地基厚度等各种因素对地基及新老路基附加沉降的影响,对高速公路拓宽工程具有一定的指导意义。     

高速公路拓宽工程路基差异沉降数值模拟

采用ABAQUS有限元软件对高速公路拓宽后新老路基差异沉降进行了数值模拟,分析了加宽方式、加宽宽度、加宽高度、路基刚度、路基填料重度、土基模量、软土地基深度等各种因素对地基及新老路基附加沉降的影响,为高速公路拓宽工程的设计与施工提供参考。     

非饱和土路基毛细作用分析

为研究毛细作用对非饱和土路基土含水量的影响,分析了非饱和土路基毛细作用现象机理,探讨了毛细水上升高度的影响因素,在土颗粒等粒径假设下导出了毛细水上升高度与时间、土颗粒大小排列关系及毛细水半径效应;利用多孔介质理论建立路基土毛细作用多孔介质模型,探讨了多孔介质模型下的非饱和土渗透率关系;基于毛细水流质量守恒和路基毛细作用模型及土-水特征曲线,求得路基毛细水达到最大高度所需要的时间和单位体积路基土毛细作用下含水量的变化关系。路基含水量与地下水位(GWL)具体试验观测数据对比表明:毛细作用对路基含水量变化的影响较显著。     

新旧地基不同固结程度对拓宽路基差异沉降的影响

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的计算模型,从沉降和水平位移方面分析了新旧地基不同固结程度对高速公路拓宽路基的影响。结果表明,新旧地基的固结程度差异会影响沉降曲线的形状,尤其对差异沉降的影响较大。当新路基下地基压缩模量不变,改变老路基下地基压缩模量,最大差异沉降从8.89 cm减小至5.35 cm。但当老路基下地基压缩模量提高到15 M Pa以后,沉降的减小程度减弱。当旧路基下地基压缩模量不变,改变新路基下地基压缩模量,最大差异沉降从7.92 cm减小至3.23 cm。当新路基下地基压缩模量提高到10 M Pa时,沉降的减小最为明显,20 M Pa以后减小趋势变弱。     

气泡混凝土拓宽路基的沉降特性数值分析

基于FLAC^3D建立了气泡混凝土拓宽路基的数值分析模型,研究了不同施工阶段路基的沉降分布规律和发展过程,并分析了地基换填深度和老路开挖宽度对气泡混凝土＂应力置换＂效果的影响。研究表明：在老路荷载单独作用下,最大沉降发生在路基中心线处;在新老路基荷载的共同作用下,路基新增沉降在路基中心线处最小,在拓宽路基部分达到最大;拓宽路基的差异沉降随换填深度和开挖宽度的增大而减小。     

不同高度拓宽路堤在行车荷载作用下的仿真分析

针对京石高速公路拓宽工程情况,采用ANSYS进行仿真计算,以最大差异沉降(应变)和路面结构层拉应力为计算指标,分析在行车荷载作用下不同高度拓宽路堤的应力、应变(或沉降)情况。研究表明:1行车荷载对路基顶面差异沉降有影响,路堤高度越小,影响越大。当路堤高度达到16m后,行车荷载影响增长率小于5%;2在超载30%情况下,路堤差异沉降增长率:1.6m高路堤的增长率为19.07%,5m高路堤增长率为14.12%,8m高路堤为13.00%;轴载25kN对路基沉降影响可忽略不计;3同一时间,路堤高度越大则累积最大塑性应变越大;高度一定则塑性应变增长率随着时间的发展逐渐减小;4随路堤高度增大,沥青路面结构应力松弛效果产生的速度越快。