新老路基拼接中差异沉降的数值模拟

以扩建中的沪宁高速公路为实例,运用FLAC3D程序对高速公路新老路基拼接中所产生的差异沉降问题进行了数值模拟分析,对拼接路基在荷载作用下的应力与变形特征以及差异沉降的发生过程进行了研究,讨论了路基的变形发展及应力的集中与分布情况。结果表明:新老路基的拼接部位是整个拓宽公路最薄弱的环节,水平应力和竖向应力都在拼接部位发生应力集中,最大沉降发生在新拓宽路基形心位置下方,采用台阶式拼接是一种控制新老路基差异沉降的有效方法。     

路基拓宽差异沉降数值分析及控制

分析拓宽工程中新老路基沉降差问题产生的原因,采用数值分析不同工况下路基变形的特征,结合变形特征分析常见病害的设计控制模式和可行的控制技术。研究发现,路基综合刚度的不均匀性、结构自重的不均匀性和行车荷载的不均匀性是造成新老路基沉降差问题的主要原因;新老路基变形的形态特征相异,整体呈"~"形;拓宽工程中新老路基沉降差异问题的控制损坏模式为老路基层顶面开裂、新路基层地面开裂和新老路基结合部开裂。     

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。     

黄土地区新老路基沉降观测数据分析

结合西部课题,通过对陕西试验路段新老路基沉降的长期观测,采用一种合适的曲线对新老路基沉降进行模拟,得到新老路基的沉降规律和沉降差异以及黄土的沉降规律,同时还得出新老路基在长期荷载和短期荷载作用下的沉降差异。通过拟合曲线可以预测新老路基不同部分的最终沉降值,为预测新老路基的不协调变形以及建立黄土路基沉降的本构方程提供参考。     

差异沉降对路面结构附加变形影响的大比尺模型试验

为合理描述新老路基差异沉降条件下路面结构层的附加变形问题,借助大型地基差异沉降平台,开展了新老地基差异沉降条件下拓宽沥青路面层影响机制大比尺模型试验研究。试验结果表明:在地基差异沉降作用下,沥青路面结构层整体处于受拉状态,下面层受到的地基差异沉降的影响最为明显,在地基差异沉降达到14cm时,路面结构面层开始出现塑性变形;新老路基中铺设土工格栅可以缓解下部地基差异沉降并减小路面结构层的附加应变;路面汽车荷载能在一定程度上缓解拓宽路基差异沉降导致的结构层附加变形;地基差异沉降会导致路面结构层与路基出现脱空从而产生局部弱支撑,在重力的作用下,沥青混凝土路面板呈现弯曲状态,路面表层会出现反坡。     

路基不均匀沉降对沥青路面受力变形影响的有限元分析

为了研究路基不均匀沉降对沥青路面受力变形的影响,对半填半挖路基进行弹塑性动力有限元分析,计算出在汽车荷载作用下由于路基土在力学和物理性质上的差异而产生的差异沉降。研究了两种工况(汽车荷栽作用产生的差异沉降及汽车荷载和土体固结共同作用产生的差异沉降)对沥青路面受力变形特性的影响,进而得出一种计算沥青路面破坏时临界差异沉降的方法,为实际工程设计、施工提供了理论依据。     

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。     

公路改扩建路基差异沉降特性研究

为提高公路改扩建项目建设水平,分析了路基差异沉降量的计算理论和主要原因,利用ANSYS15.0绘制数值模型,得到新老路基间的不均匀沉降变形,并探讨加宽高度、填料重度的影响规律.研究结果表明,路基竖向位移和水平位移基本呈中间小两边大的"凸"形变化趋势,其最大值分别位于土路肩的边缘和新老路基结合位置;随着加宽高度和填料重度增加,加宽路基和地基土各监测点的沉降变形和新老路基间差异沉降也随之变大,且路基加宽高度从2 m至12 m,新老路基不均匀沉降提高129.3％,填料重度每提高5 kN/m3,新老路基差异沉降平均增加79.4％.     

泡沫轻质土抬高加宽路基变形规律研究

采用数值模拟方法，通过对深汕西高速某抬高及加宽路基段典型施工工序进行分析，获取工序1～工序4新旧路面对应的横向差异值分别为7.50、17.21、4.60、2.50 mm，满足路基横向允许最大差异沉降的安全阈值，其最大沉降位于路基加宽新填土区域内。新路面工后沉降变形不同影响因素分析表明：抬高路基填筑密度与高度越大，工后新路面沉降变形就越大；新填土材料的密度对新路面沉降无明显影响，而对旧路面影响大；施工填筑速率越慢，则工后的新路面沉降变形就越小，也越能抑制新路面工后的大变形。     

软土地基上路基加宽工程沉降变形的数值分析

针对软土地基上高速公路加宽工程中新老路基的差异沉降问题进行了有限元计算,分析新路基作为附加荷载对老路基和地基的影响。计算结果表明,加宽部分路基的填筑将会使得老路路肩与路基中心间差异沉降的产生,极易导致路基纵向裂缝病害。通过参数变化后的计算与分析,建议采用合适的加宽宽度、路基填料和软基处理等措施,控制和降低加宽部分对原有路基沉降变形的影响。     

新老路基相互作用下山区公路拓宽工程的变形数值模拟

根据山区公路改扩建工程的特点,结合重庆某山区公路的改扩建工程,采用FLAC3D有限元进行数值模拟,对山区改扩建公路的路基横向变形规律、路基断面形式、路基边坡稳定性进行了研究。结果表明,随着路基拓宽的逐渐增加,老路基沉降变形和新路基的沉降量随之增大,随着新老路基结合部的移动,最大沉降点也随之移动。在新老路基结合的位置,沉降值达到最大;老路基一次荷载作用后,其拓宽宽度和沉降变形联系较小,沉降变形基本不变,随拓宽宽度的增大,沉降变形随之增大。随共同作用层的增大,差异沉降随之增大。在共同作用层设置土工格栅前后,施工期路基沉降量变化较小,运行期路基沉降量变化则比较明显。当具有较大变形量时,在土工格栅设置后,变形量有较大的降低。     

成层软基路堤超载预压路段的沉降特性

成层软基路堤的沉降,尤其是工后沉降是公路建设必须关注的问题。通过对成层软基路堤超载预压路段路基施工期、预压期以及路面施工期全过程的分层沉降变形分析,得到:(1)施工期表现出显著的弹性和弹塑性阶段,预压期的沉降与时间符合双曲线关系;(2)深层沉降与深度具有良好的单指数衰减关系,路基填筑的显著影响区深度约11m;(3)施工期的沉降约占总沉降量的60%,预压期约占30%。研究成果对类似高速公路建设具有较好的借鉴意义与工程实用性。     

超载高度及软土层厚度对卸载标准影响研究

根据“佛山一环”沉降观测数据和地质勘查资料,通过模拟分析不同预压载荷、软土层厚度下路基土的沉降变形规律,对排水固结法处理路段的卸载标准问题进行分析。结果表明,满载预压时间相同时,累计沉降量和沉降速率随超载高度、软土层厚度的增加而增大;增加超载高度能缩短预压时间,根据剩余沉降量确定卸载标准时应考虑载荷增加对路基计算深度的影响;排水体系正常工作条件下,等载预压满6个月、沉降速率小于5 mm/月,工后沉降通常小于300 mm;当欠载高度超过1 m时,单靠延长预压时间难以使路段的工后沉降量满足要求。     

高速公路拓宽土工格栅加固效果分析

为了研究土工格栅在路基拓宽工程中减小新旧路基由于固结程度不同产生差异沉降的效果,结合工程实例通过有限元分析方法和工程类比法,分析土工格栅在控制新老路基沉降过程中的作用。表明通过新路基中铺设土工格栅的方法可以有效改善新老路基的差异沉降。并有效加固了新路堤边坡。     

半填半挖红粘土路基非饱和渗流与变形数值模拟

针对半填半挖路基,建立非饱和土流固耦合有限元模型,进行雨水入渗条件下红粘土路基边坡渗流与沉降变形耦合的数值模拟,计算出降雨条件下路基含水率及孔隙水压力发展变化情况,并分析填挖方不同渗透性对路基差异沉降的影响,对比边坡防护前后降雨入渗对差异沉降变形的影响。分析得出:半填半挖路基降雨入渗时,填方土体入渗快于挖方土体,随着时间的增加,饱和区逐步扩大,红粘土路基发生湿软变形,填挖交界处产生差异沉降,通过采取路基顶面及坡面的防水处理,能显著降低雨水入渗对路基内部渗流场和应变场的影响及由此造成的湿化差异沉降变形,路基边坡竖向以及侧向变形均有大幅度减小。     

基于双曲线法的软土路基预压卸载时间确定

软土地基路基超载预压卸载时间的确定是软土地区公路工程建设中面临的技术难题之一.路基规范对卸载时间采用双标准控制,采用超载预压一段时间卸载后,地基沉降速率会发生变化,其沉降速率控制标准也有所不同.该文首先分析软土地基路基最终沉降量和填土高度的关系；结合实际工程——天津滨海新区软土地基桥头段路基采用加固土桩及预压处理时的实测沉降数据,运用双曲线法,根据预压土顶的沉降速率确定路床顶的沉降速率从而判断沉降速率是否达到规范规定值.分析结果表明:对于滨海新区软土地基路基上的加固土桩+预压处理路段,双曲线对于预压半年内的沉降拟合和实际情况最相符；根据路床顶的沉降速率方程判断卸载时间具有一定的实用价值.     

深厚软土地区地下综合管廊边缘路基差异沉降研究

以某深厚软土地区填土路基段的地下综合管廊为背景,运用midas GTS 有限元软件,采用修正剑桥模型作为本构模型,考虑渗流-应力耦合效应,分别模拟了综合管廊标准段和附属构筑物处路基的差异沉降情况。结果表明:在预压完成后,道路路基仍有一定的工后沉降,而在综合管廊处沉降要小于其他位置,从而造成差异沉降;在标准段结构差异沉降较小且在道路上方未发生沉降突变,而在附属构筑物边缘会产生较大的差异沉降突变;针对不同的差异沉降情况提出了处理方案。     

真空-堆载联合预压法在软基加固中的应用

真空-堆载联合预压法（真空预压）在高速公路施工中是一种新技术，主要用于软土路堤的地基处理。在软土层较厚时，采用真空预压可以增加施工期间的沉降量，同时减少路堤的工后沉降，使公路运营后能保证路基的稳定性。真空产生的侧向收缩变形与堆载过程中产生的侧向挤出变形相抵消，因此，地基不会因为填土速率快而出现失稳破坏。同时，利用路基填土作为堆载，使土体在真空荷载和堆载联合作用下发生固结。固结完成后，地基土的强度可提高2～3倍。     

软土路基加宽的有限元分析

通过有限元分析了加宽荷载作用下软土地基的变形特性.结果表明:在新路堤作用下,地基产生附加沉降,采用CFG桩处理地基,能有效减小路基的附加沉降量以及新老路堤下路基的差异沉降;老路堤下的附加侧向位移矢量方向指向路堤内部,而新路堤下的侧向位移矢量方向指向路堤外侧;随着加宽宽度的增大,差异沉降在增大,附加沉降量的绝对值也在增大;老路堤坡面下地基处理范围增大,能有效地减小附加沉降值与差异沉降值.     

新老路基强度不均匀性对拓宽路面结构影响分析

新老路基强度不均匀是公路改扩建工程中产生不均匀沉降,导致路面出现纵、横向裂缝病害的重要原因。研究了不同工程条件下,新老路基强度差异程度对路面结构层应力与变形的影响规律,正确认识新老路基强度不均匀性对路基路面的影响,合理确定新老路基强度差异值允许范围,为路堤拓宽工程的新老路基结合处治设计与施工提供科学依据。