路堤荷载下水泥土桩复合地基变形规律分析

利用有限元数值计算法,系统分析了填土高度、填土压缩模量、桩长以及桩体压缩模量对水泥土桩复合地基变形的影响。结果表明:填土高度和桩长对地表沉降、地基土侧向变形影响较大,是影响复合地基变形的主要因素;而填土压缩模量和桩体压缩模量的影响较小,是影响地基变形的次要因素。     

黄土高路堤沉降过程及变形规律的原位试验研究

借助大型原位试验,研究了黄土高路堤自身沉降过程受地形条件、填土高度、施工速率的影响及层间填土相对位移的变化特征,进而获得了黄土高路堤施工过程不同阶段的沉降过程及其发展变化规律。研究表明:路堤沉降分布不仅受填土荷载大小及地形条件影响,而且受填土速率影响也较大;路堤施工期沉降随填土增加呈近似线性变化,工后沉降随时间呈负对数曲线关系,并受到填土(加荷)速率的直接影响;路堤填土自身沉降以施工期沉降所占比重较大,最大值发生在路堤1/3～1/2高度范围内。     

桩帽连梁支撑式路堤土拱机理数值分析

上覆硬壳层缺失的深厚软土地基中基桩由于侧向约束薄弱和受压杆稳定影响存在失稳风险。桩帽连梁结构增加了地基承载力和稳定性,已逐步应用于实际工程中,但目前对于桩帽连梁支撑式路堤荷载传递机理和土拱效应相关的研究较少。通过ABAQUS大型有限元计算软件建立不同填土高度下桩帽连梁支撑式路堤三维简化模型,对桩帽连梁支撑式路堤的沉降变形特性、应力分布规律以及荷载传递机理等进行分析。结果表明,高填路堤桩帽顶、地梁顶以及桩间土顶之间的填土均存在差异沉降,桩间土与桩帽地梁之间以及地梁与桩帽之间均会形成土拱,最终填土荷载主要由桩帽承担。路堤填土竖向应力沿深度存在峰值点,峰值点以上的路堤应力分布与填土自重规律基本一致,峰值点以下的路堤应力沿深度递减,且峰值点高度略低于实际的等沉面高度。     

基于FLAC3D的高填方路堤施工期变形分析

鉴于高填方路堤对地基承载力要求高且在填筑过程中易发生大规模沉降,采用FLAC3D对高路堤施工期的路基中心处竖向沉降和路基坡脚处水平侧向位移进行模拟,分析了影响高路堤施工期变形的主要因素。结果表明,路堤中心处沉降量、坡脚侧向位移都随路堤土高度和重度的增加而增大;但随着路堤土弹性模量的增大,路堤中心处沉降量逐渐减小,而坡脚侧向位移逐渐增大,且二者随模量变化的趋势并不显著。     

黄土地区超高填方加筋路堤沉降及变形研究

依托岢临高速公路,选取一填土高度为39.2m的超高填方路堤试验段,建立了FLAC3D数值分析模型,分析填筑过程中黄土地区超高填方加筋路堤作用机理.采用分级加载的方式模拟路堤的填筑过程,对路堤边坡坡脚、坡顶及变坡点等位置的沉降、水平位移和格栅轴力的变化规律进行监测分析.结果表明:路堤沉降随着填土高度增加而逐渐增加,且路堤中部沉降相对较大;路堤水平位移随填土高度增大而逐渐减小,且其方向逐渐由正向变为负向,路堤坡脚附近水平位移相对较大;路基横断面方向上的土工格栅轴力在一定长度范围内为零,此后呈先增大后减小的抛物线形变化,且格栅上覆填土高度越大,格栅轴力越大.     

考虑桩土滑移的路堤下刚性桩复合地基沉降计算

为建立能考虑桩土滑移特性和桩间土非均匀压缩变形特征的路堤下刚性桩复合地基沉降计算方法,以均布荷载下等桩长刚性桩复合地基中单桩等效加固单元体为研究对象,基于桩土相互作用的上部负摩阻塑性区、中部协调变形弹性区和下部摩擦承载塑性区三区段模式,采用剪切刚度和极限摩阻力随法向应力变化的等单位长度极限剪切位移理想弹塑性模型,建立了弹性区非线性和塑性区非均匀的桩侧摩阻力分布模型;考虑桩土滑移特性及桩间土非均匀压缩变形特征,根据单元体桩土荷载传递微分方程,导出了表征路堤下刚性桩复合地基性状的沉降和桩土应力比的解析表达式,分析了路堤荷载及垫层柔度系数对沉降和桩土应力比的影响。研究结果表明:沉降随路堤荷载及垫层柔度系数的提高而增大;桩土应力比随垫层柔度系数的增加而减小,随路堤荷载的提高呈先增大后减小的变化趋势,据此提出了采用最大桩土应力比进行路堤下刚性桩复合地基承载力及沉降设计的技术原则。     

软土地基上桥台后填土工后沉降的数值分析

在分析软土地基上桥后填土受力特性的基础上提出有限元简化计算模型,并采用可模拟超填的Biot固结有限元程序就桥后填筑EPS、粉煤灰、粉细砂和砂砾情况下路堤填土工后沉降问题进行数值分析研究。计算结果表明:采用轻质回填材料(如EPS和粉煤灰)可有效减少路桥过渡处差异沉降;同时还可降低桥台前后区域因软土塑性剪切区贯通而发生滑动失稳破坏的可能。此外,填料的强度对于路堤自身的压缩变形起控制作用,因此采用轻质填料的同时不应降低填料的变形模量。     

软土地基高速公路扩建中新老路堤相互作用数值分析

采用弹塑性有限元方法分析了老路边坡开挖和加宽部分路堤填筑对老路变形特性的影响。计算结果表明：原有路堤边坡削坡和台阶开挖将会使得老路中心的竖向沉降略有增加，坡脚侧向位移回缩，且不同开挖方式对原有路堤影响不同；加宽部分路堤的填筑将会使得老路中心上抬，路肩点发生较大附加沉降，引起老路路肩与路中心之间产生过大的附加差异沉降，明显加大路面横坡，极易导致对老路路堤、路面的拉裂，降低道路等级，必须采用合适的软基处理方案对加宽部分软基进行处理。另外，宽路堤的变形特性不同于窄路堤，其沉降呈中央小两边大的形式，并且最大沉降位置随路堤高度的增加向路堤中央移动，了解宽路堤变形的这一特性有助于其软基处理方案以及加固效果监测方案的优化。     

黄土地区加筋路堤变形控制效果研究

将土工格栅作为加筋材料铺设于黄土路堤中能够有效改善路堤的变形特性,提高路堤的稳定性。通过一系列土工试验,研究了山平高速公路黄土路堤填料的基本物理力学性质;建立数值分析模型,对比分析了交通荷载作用下黄土路堤在未加筋和加筋两种工况下的变形特性;研究了筋材布设方式对黄土加筋路堤的影响,并进行了参数分析。结果表明：土工格栅能够有效减小黄土路堤顶面沉降、不均匀沉降和侧向位移;当格栅铺设层数相同时,等间距铺设的效果要好于非等间距铺设;荷载大小、填土参数、筋材参数对加筋路堤工作性状影响较大;筋土界面似摩擦系数对边坡稳定性影响较大。     

高填路堤地基压缩模量研究

对广西六寨至水任二级公路试验段进行沉降观测,并计算出相应的地基压缩模量,指出高应力水平下与低应力水平下路堤地基压缩模量的差别,建议设计与施工应根据应力水平考虑地基压缩模量,以期符合高填路堤的实际。     

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。     

黄土加筋路堤的数值模拟及性能分析

采用FLAC数值方法对黄土加筋路堤施工全程进行模拟,基于室内压缩试验和FISH动态模量输入的方法来描述土体的压实,利用土体在不同围压下的压缩模量来计算其变形模量,并用该法对宁夏黄土地区高速公路某路堤加筋试验工程进行了模拟,模拟结果和实测值较为接近。结果显示:随着路堤施工的推进,长短筋材发挥的作用不断变化,在路堤填土高度不高时,长短筋材受力区别不明显,填土高度增大时,短筋受力逐渐减少,长筋受力不断增大;并且,据长筋的受力特点可以分为3个区域:边缘区、受力区,内部区。对黄土路堤加筋效果的评价不仅应包括对筋材和路堤稳定性的提高,而且还应包括筋材对路堤不均匀沉降和基底土压力的调整作用。研究结果为土工合成材料在黄土中的推广应用提供了有益的探索。     

软基上埋式箱涵土压力的离心模型试验研究

为考察软基上埋式箱涵受力特性,通过离心模型试验,研究了其竖向和侧向土压力、土压力系数随填土高度变化的规律及周围填土位移场的变化情况.试验结果表明,使用桩基的箱涵与两侧路堤产生了显著的差异沉降,并在涵洞处形成了驼峰;内外土柱差异沉降在路堤中形成了拱脚位于涵顶两侧的上凸压力拱,并使拱脚处竖向土压力集中,且竖向土压力系数随路堤填筑呈开口向下的抛物线分布,在某一涵顶路堤高度下达最大值;同时,随涵顶路堤填筑,涵洞侧向土压力和侧向土压力系数增加,由于涵侧路堤以沉降为主的位移模式与挡土墙后填土不同,涵洞侧向土压力小于现行规范值.软基上路堤、涵洞和地基的协同作用分析表明,传统的强涵基、弱地基的设计理念将使涵顶竖向土压力集中,并导致结构失效.为降低涵洞结构破坏风险,建议采用轻质填料填筑涵顶、涵洞反开挖施工和结构设计考虑涵顶竖向土压力集中等措施.     

软基高路堤变形与破坏机理

通过数值分析的方法模拟计算了不同填土高度、不同填筑速率、不同软基厚度以及不同边坡比例构成工况条件下路堤边坡变形与稳定安全系数的变化规律，揭示了软土地基上高填方路堤变形与失稳破坏的关系：路堤及地基的变形与破坏是相互关联的，路堤出现整体滑动破坏往往伴随大变形。最后，通过对实际工程中的软基高填方路堤进行分析计算，证明采用合适的处治方法控制路基不均匀沉降变形就可以有效提高路堤边坡的稳定安全性。     

岩质斜坡地基上高填方路基变形特性研究

斜坡地基上的填方路堤已成斜坡地基上的填方路堤已成为山区高速公路路基的主要结构型式。高填方路基的沉降发展规律较一般路基有其自身的特征,即在高路堤荷载作用下,地基土中的应力状态发生变化,从而引起地基变形,出现路基沉降。基于此,本文以新建高速公路典型岩质斜坡地基上高填方路基为研究对象,深入研究了填筑过程中路基沉降变形规律,详细分析了其工后沉降特性。结果表明(1)剖面沉降总体变化较小,与路基填筑压实质量较好有关;(2)总体侧向位移量较小,位移变化呈增大→减小→逐渐趋稳的趋势。(3)路基施工阶段累积沉降较大,工后沉降阶段累积沉降局部有较大发展,但路基整体沉降发展较小。     

土工格室柔性搭板处治的路桥过渡段差异沉降三维数值分析

应用MARC软件,建立路桥过渡段差异沉降的三维计算模型。基于该模型及不同的地基沉降模式,分别对土工格室加筋体和柔性搭板消化地基沉降、协调和控制桥头差异沉降的作用机理及其对地基沉降的适应性进行了三维数值仿真分析。结果表明:土工格室复合体限制了周围土体的侧向变形,减小了路堤本身的压缩变形;同时,土工格室柔性搭板能有效地阻止上层土体向下沉降,减小路基竖向应力,使得桥台与路堤之间的沉降差在较广的范围内得到平缓过渡。     

高速公路高填方路堤差异沉降特性研究

为了研究高填方路堤差异沉降特性,本文以某高速路堤为例,采用ABAQUS有限元软件,就不同填方高度、不同路基土压实度和不同填筑材料对高填方路堤差异沉降特性进行了研究。得到主要结论如下:高填方路堤的最大沉降值出现在路堤中部;随着路堤填筑高度的增加,路基最大沉降值明显增大,且沉降的速率也随填筑高度的增加而增加;提高路基土的压实度,有利于路堤土差异沉降的改善,但改善程度非常有限;改善路堤填土的力学性质是减小路基压缩沉降非常有效的措施之一。     

宽路堤和地基土共同作用分析

对宽路堤填土的高度、刚度以及地基土刚度的3种不同组合,将路堤和地基一同划分网格,地基部分采用修正剑桥Biot固结耦合模型,填土部分采用弹塑性摩尔-库仑模型,进行地基沉降和水平位移有限元分析,得出宽路堤地基沉降和水平位移的分布与路堤填土高度、刚度以及地基土刚度等因素密切相关:在地基土较软、填土刚度不大的情况下,最大沉降量发生在路堤坡肩下,且随堆载的继续,最大沉降位置向内移动,且与路堤中心处的沉降差减小;当地基土较硬时,水平位移量变小,在路堤两侧不再出现最大沉降量,路堤下地基沉降差减小;当填土刚度增大,地面沉降量、水平位移量和沉降差都减小,随堆载的继续,沉降差减小显著。     

高等级公路路堤沉降因素有限元分析

根据高等级公路路堤填筑的特点,采用Drucker-Prager理想弹塑性体构模型模拟路堤填料的应力—应变关系,并借助ANSYS软件对路堤沉降进行有限元分析,研究路堤填土高度、地基模量和压实度等因素对路堤沉降的影响规律。     

高填土路堤预抛高分析计算

通过分析碾压机械压实过程中产生的附加应力,确定了分层碾压土体所具有的前期固结应力;通过土水特征曲线试验和渗透试验,按照渗透系数折减的方法确定了非饱和土的固结系数,按照饱和土的一维固结理论近似计算了非饱和土的固结过程;按照自重应力大于前期固结应力的原则计算填土路堤的再压缩沉降,结合固结计算的结果估计了高填土路堤的后期沉降,提出了不同填土高度、使用不同碾压机械的高填方路堤的预抛高。