高速公路低路堤路基工作区处治标准的数值分析

低路堤受交通动荷载作用的影响较大,需要合理确定地基处治深度,以减少路基动应力对路基的破坏。本文通过建立合适的低路堤车辆动荷载影响深度的数力学模型,对交通荷载作用下高速公路低路堤工程特性进行数值分析研究,得出高速公路低路堤地基处治深度及换填材料的强度要求,从而为低路堤的设计和地基处理方法提供依据。     

低路堤路基动力特性及长期性能技术措施研究

为探索高速公路交通荷载与降雨环境耦合作用下低路堤复杂的动力特性及长期性能保障技术措施,依托浙江省某低路堤高速公路为工程背景,结合现场埋深元件测试获取动应力、加速度、动位移等数据,分析了不同轴重和车速等条件下路基的动力特性差异,具体包括动力指标量值和竖向影响深度;考虑降雨环境对高速公路服役期路基动力特性影响,借助ABAQUS有限元分析软件建立"降雨环境-交通荷载-路基"三维数值模型,分析了降雨强度对路基服役期动力特性影响,具体包括中雨(1.25 mm/h)、大雨(2.5 mm/h)和大暴雨(10 mm/h)3类工况;考虑平原水网区低路堤高速公路受交通荷载和降雨环境长期耦合作用,结合路基填料设计、排水系统优化等角度,探讨了保障低路堤路基长期动力稳定性能的技术措施。结果表明:不同荷载条件下路基动应力、加速度和动位移存在差异,但沿路基深度均呈衰减趋势;动应力幅值与轴重成正相关,轴重20 t车辆的动应力幅值约为50 k Pa,约为轴重5 t车辆的动应力幅值的7~10倍;相对轴重10 t车辆荷载条件下,速度对动位移影响更大,轴重20 t车辆荷载条件对应动位移约0.60~1.02 mm;相比干燥路基状态,中雨、大雨和大暴雨降雨强度下路基动应力值提高约为3%~15%;合理路基填料设计可以提高低路堤刚度和强度,而完善的排水系统可降低交通荷载与降雨叠加引起的动力响应程度,均可在一定程度达到保障低路堤长期动力稳定的目的。     

交通荷载作用下低路堤软基的室内试验研究和沉降计算

采用自行设计、改进的固结仪进行了低路堤情况下交通荷载的模拟,并总结出不同循环荷载比时路基沉降规律的曲线。在此基础上,进一步推导了循环次数和累积应变的关系表达式。对交通荷载作用下低路堤路基的沉降进行了初步的研究,通过一个工程实例的计算,证明了该方法的正确性,对低路堤设计特别是粤东地区的低路堤设计将有一定的指导意义。     

交通荷载下低路堤高速公路路基沉降规律分析

应用COMSOL软件对交通荷载作用下低路堤高速公路路基沉降进行计算,总结交通荷载下低路堤高速公路路基沉降特点。计算结果表明：交通荷载引起的路基沉降主要发生在行车道的下,是车辙形成的主要原因;汽车前后轮间的差异沉降随车重增加而增加,随车流量增加而迅速增加,前后轮间的差异沉降是路面横向裂缝产生的主要原因;交通荷载引起的路基沉降主要发生在通车初期,通车前5年完成沉降的80％。     

交通荷载下低路堤高速公路路面路基振动测试与分析

交通荷载的作用使得路面路基产生动力响应,为了掌握和分析交通荷载在低路堤高速公路路面路基中的振动响应,对连盐高速公路一低路堤工程段进行了现场测试,采用强震仪及动土压力盒测试在不同车型、不同车速工况下路面及路基不同深度的动力响应,根据对测试结果的分析,得出了一些有价值的结论,对今后指导低路堤高速公路路基设计和处理有一定的意义。     

路面不平度对低路堤动应力的影响研究

基于正弦函数变化的路面不平度和两自由度的四分之一车辆模型,推导出车辆随机动荷载计算公式,研究路面不平度对车辆荷载作用下低路堤动力响应的影响规律。建立车-路耦合三维动力有限元模型,计算分析6种工况下不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤的动应力,得出低路堤动应力均随路面不平度值的增加而增大,且与车辆附加动荷载系数m近似为线性关系;提出不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤动应力计算模型,并对比有限元模型得到的低路堤动应力与应力计算模型得到的低路堤动应力。     

交通荷载下粉煤灰回填桥台路面动力特性分析

采用简化计算方法确定交通荷载作用模式,利用大型有限元软件ABAQUS建立了路桥过渡段路面结构、路堤与地基三维弹塑性计算模型,编制了用户子程序来模拟路面上的交通荷载,分析交通荷载作用下桥台台背回填轻质固化粉煤灰路面的动力响应特性。     

动载下桩承式路堤中平面土拱形态演化的数值模拟

精确的静、动力土拱形态是建立桩承式路堤中相应的土拱效应计算模型的基础。为研究交通动载下桩承式路堤中既有土拱形态的演化,基于典型单元体建立了二维土拱静、动力分析的弹塑性有限元模型,模型中无黏性路堤填土采用摩尔-库伦弹塑性模型,交通循环荷载采用简单的正弦波来模拟。针对不同高度的无筋桩承式路堤,考虑路堤荷载和后续的交通循环动力荷载的连续作用,计算出桩间土上方路堤中的竖向应力分布曲线。据此确定出相应的静力土拱和动力土拱的形态曲线,用于分析动力荷载对既有土拱形态的影响。最后,通过参数分析研究了主要因素对动力土拱形态的影响。结果表明:动应力在基底面并不均布,桩帽上承担了大部分的交通动载,路堤中存在动力土拱;路堤荷载下静力土拱的形态为半个椭圆,交通动载作用下动力土拱的形态仍是半个椭圆,循环动载的作用使静力土拱的高度降低,跨度增大;路堤越高,静力土拱高度降低的幅度越小,静、动力土拱的拱脚都落在桩帽上;动力土拱的高度随路堤高度的增加先增加后稳定不变,随动载作用周期的增加先减小后稳定不变;行车车速和路堤填料内摩擦角的变化对动力土拱形态曲线的影响很小。     

连云港软土地区路面分期建设中二次路面铺设时间研究

针对连云港深厚滨海相软土地区的路面分期工程,为确定合理的二次路面铺筑时间,设置时间跨度为15年,考虑不同路堤高度,采用GeoStudio有限元软件模拟路基荷载与交通荷载作用下地基沉降变形特性,分析路基高度对沉降历时的影响。结果表明,路基荷载引起的沉降随路基高度的增加而增加,交通荷载引起的沉降随路基高度的增加而减小;对于低路堤,开放交通后交通荷载引起的沉降在总沉降中始终占主导地位;考虑路基和交通荷载综合作用的沉降历时、连云港地区二期路面实施的控制标准,对于一般路段,二次路面铺装的合适时间在开放交通后第3年。     

交通荷载下河漫滩相软土低路堤动力响应

结合江苏沿江区域河漫滩相软土地基上修建的低路堤城市道路,利用有限元法分析了交通荷载作用下的路基和软土地基的动力响应特性。结果表明:城市低路堤道路,路基对车载大小的变化比较敏感,一般过重的车载会造成路基中响应的急剧增强,车速变化的响应比较复杂,在道面平整度较好的情况下,车速变化的影响不太明显。     

低活性粉煤灰污染物路用材料的性能评价

基于弹塑性力学和有限元的基本思想,分析了粗颗粒粉煤灰路堤在交通循环荷载作用下的累计塑性变形发展的一般规律;同时采用室内试验与试验路场地验证的方法,对3种能够最大程度上利用细颗粒粉煤灰的基层混合料(灰土稳定粉煤灰、二灰、二灰土)进行了全面路用性能评价。分析结果表明:交通重复荷载下粗颗粒粉煤灰路堤累计塑性变形量明显小于一般性粘土路堤,从而有效地减少了路堤工后不均匀沉降对上部路面结构的影响;细颗粒低活性粉煤灰在水泥早强剂激发下形成的灰土稳定粉煤灰基层材料,不仅体现了良好的室内强度特性,同时在试验路路况评定中也表现了比二灰、二灰土基层试验段良好的路用性能。研究成果为低活性粉煤灰的整治利用提供了方向,并为在公路工程中的推广应用提供了充分的理论依据和技术支持。     

交通荷载影响下土石混填高路堤沉降规律数值分析

土石混填高路堤作为山区高速公路建设常采用的一种路基形式，其工后沉降控制已成为山区高速公路建设的难题。建立了交通荷载作用下高路堤动力模型，利用有限元软件ANSYS进行了数值仿真分析，研究了车速为100km/h三车道三辆车交通荷载作用下高路堤的沉降规律，分析了土石混填高路堤在其影响下的沉降与循环次数关系，为施工控制沉降措施提供了依据。     

路堤荷载作用下硬壳层软土地基的破坏模式分析

针对路堤荷载作用下上覆硬壳层的软土地基的破坏模式，依托某沿海高速公路工程，基于大型通用有限元分析软件ABAQUS，对软土硬壳层地基路堤的分层填筑过程进行了数值分析。研究了硬壳层软土地基在路堤荷载作用下塑性区开展的过程及土中应力、应变特性，总结分析了其破坏模式。     

交通荷载作用下路堤高度对残余变形影响研究

通过对交通荷载作用下路面结构体系的数值模拟,计算了路基中竖向动应力的变化,并采用室内动三轴试验,研究了软土地基在循环荷载作用下累积变形的规律,最终建立了交通荷载作用下软土地基残余变形的计算关系式,并分析了路堤的残余变形量与其高度的关系。     

动载作用下路堤边坡稳定性分析及加固设计

路堤边坡稳定性对交通安全运行至关重要。路堤边坡在不利地质水文条件下,在长期列车荷载作用下容易发生失稳甚至滑坡,严重影响列车运行安全。文中通过ABAQUS有限元软件,研究了某路堤边坡在列车荷载作用下的稳定性,通过强度折减法得到了该边坡的安全系数及潜在滑动面位置,结合勘察及计算结果,提出了加固措施。     

多层边坡荷载作用下超高边坡稳定性有限元分析

近年来我国高速公路上的超高路堤数量呈上升趋势,其稳定性也备受关注。本文采用有限元强度折减法,应用大型有限元分析软件ANSYS对超高填方路堤及多层荷载作用下的超高路堤的边坡稳定性进行分析,分析边坡荷载对不同高度的超高路堤的边坡稳定性影响的变化情况,最终研究得出高边坡在多层边坡荷载作用下的稳定性随高度变化的规律。     

超载作用下低路堤地基稳定性模型试验研究

为研究超载作用下低路堤地基的稳定性,建立了1∶1足尺低路堤结构模型,进行了峰值为50kN的标准轴载和峰值为70kN的超载作用10万次的模型试验,对比分析了应力和应变的变化规律。试验结果表明:在峰值为50kN的标准轴载和峰值为70kN的超载长时作用下,低路堤各深度处的应力和各结构层的应变均会出现累积现象;荷载作用次数一定,峰值为70kN的超载作用下的应力及应力累积增量均为峰值为50kN时的1.4倍。峰值为70kN的超载作用下的应变均大于峰值为50kN时的应变,且随着荷载作用次数的增加,两者之间的应变差值逐渐增大,超载将会引起更大的沉降。依据模型试验结果,基于临界动应力视角,提出了超载作用下低路堤地基稳定的条件。文中研究成果为低路堤地基的稳定性验算提供了一种思路。     

高速公路路基加宽引起的地基沉降特性研究

文章针对软土地基上高速公路加宽工程中路基变形特性和差异沉降标准进行了深入研究。首先假定地基为Biot介质,根据加宽路堤荷载作用下得到了瞬时沉降、固结沉降和最终沉降的解析式。得到了加宽路堤在梯形荷载作用下的特性,认为地表沉降呈现老路堤中心最小、加宽路堤断面形心垂线位置最大的分布形式。     

冻融循环与动载耦合作用下低路堤路基沉降数值研究

为探讨动载与冻融循环耦合作用下低路堤路基的沉降规律,以季冻地区典型低路堤断面为研究对象,利用ADINA有限元数值分析软件,建立了冻融循环和行车动载耦合作用下的路基三维分析模型。根据冻融循环期,将模型划分为6个过程模拟分析了低路堤沉降的竖向、水平位移及最大剪应力随时间和交通量变化的一般规律。研究结果表明:低路堤路面竣工后前6年弯沉增加较快,随着时间的推移,累积沉降逐渐趋于稳定;随着车流量的增加,由行车荷载和冻融引起的累积沉降和剪应力增大速度增快,限制超载是减小累积沉降的关键;隔离层能有效控制路面弯沉、地表水平位移和剪应力;分析模型实现了路基冻土体力学特征值的动态控制,为季冻区的低路堤沉降变形计算提供依据。     

荷载作用下软土地基低路堤应力应变分布规律分析

该文针对软土地基低路堤内部应力应变状况,利用有限元方法分析了不同荷载作用、不同土基强度以及不同的硬壳层厚度对低路堤内部的应力应变的影响,并探讨了不同影响因素下横向的应力应变分布状况。分析结果表明,采用低路堤设计,利用人工硬壳层等措施可以满足路用性能的要求。