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。     

基于ANSYS的高速公路路基动力响应特性模拟分析

以京化（北京-阳原县化稍营）高速公路二期路基工程为研究对象,借助非线性有限元数值分析软件AN-SYS进行了数值仿真模拟,研究分析车辆动荷载作用下路基的动力特性。结果表明：车辆动荷载作用下,路基动应力随深度的增加而呈衰减趋势;车辆动荷载对路基竖向动应力值σy影响较大,而水平向动应力值σx影响相对较小;车速差异对路基动应力值影响显著;动应力值沿水平方向衰减较快,其传递距离存在一定的范围。     

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。     

交通荷载作用下公路路基动力响应研究

针对双向四车道高速公路路基路面结构形式,建立有限元模型,施加三维一致粘弹性人工边界,并基于车辆动力分析理论,对模型施加交通荷载,从而获得了路基的动力响应参数。计算结果表明:标准轴载作用下,路基内3 m深度处,竖向动应力衰减率达80 %以上,路基内竖向动应力的影响深度为3 m左右;路基顶面的竖向动应力随着距车轮外缘距离的增大迅速降低,2 m范围内衰减约90 %,竖向动位移衰减约60 %,交通荷载对路基的影响宽度为6 m左右。     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。     

考虑车辆动应力条件下的软土路基处理深度研究

针对滨海新区软基特点,在现有道路工程低填方路堤或挖方段软土路基处理深度计算方法的基础上,根据车辆对道路产生的动应力影响,提出了考虑车辆动应力条件下的软土路基处理深度研究计算方法。分析确定车辆荷载模型,并通过室外道路车辆动应力采集,验证模型准确性。通过试验采集冲击数据,采用ABAQUS软件进行数值模拟,验证了土中动应力衰减的道路模型。在此基础上模拟计算出不同轴重、速度及交通量下的动应力影响深度,参照地基沉降计算方法及路基工作区定义,确定软土地基的处理深度,得到以下结论:考虑车辆动应力及路面铺装情况下,高速公路低填方软土路基处理深度应在1.10 m以上,一级公路为1.23 m以上,二级公路为1.31 m以上,三级公路为1.4 5m以上,视重载交通情况软土地基处理深度相应增加25~40 cm。     

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。     

基于车辆动荷载条件下的半刚性路面路基工作区深度研究

该文在研究现有路基工作区深度计算方法的基础上,根据对汽车行驶过程中动荷载变化规律的实际检测与分析,提出基于车辆动荷载影响下综合确定半刚性路面路基工作区深度的计算方法。进行室内试验采集冲击荷载的动应力数据,采用Abaqus软件进行数值模拟,对比实测数据验证道路模型准确性。进行室外道路现场观测,采集车辆动荷载数据,建立车辆动荷载模型,对比实测数据验证模型准确性。在此基础上参照现有路基工作区定义,模拟计算出不同轴重车辆在不同速度下车辆动荷载的路基工作区深度以及改变路面结构层厚度和路基填料参数对路基工作区深度的影响,得出在典型路面结构下:考虑车辆动荷载的情况,高速公路路基工作区深度应在1.14m以上,一级公路为1.23m以上,二级公路为1.29m以上,三级公路为1.42m以上,重载交通情况下路基工作区深度相应加大30~40cm。     

超载超速作用下风积沙低路堤与地基动力特性研究

建立移动简谐荷载作用下三维路堤与换填地基动力响应模型,对超载、软土地基换填及行车速度等因素影响下的风积沙低路堤与地基动力响应展开研究。结果表明:①超载20%时,路基动力响应影响深度为6.9 m,远大于标准轴载下的1.9 m,超载对路基路面造成了较大的破坏;②对盐渍化软土地基采用砂砾换填处治后,改善了上部路基的变形特性;③不同车速工况下,动荷载的作用时间与幅值是动力响应的主要影响因素;高速行驶的车辆对路基动力响应的影响比低速要大得多。     

重载铁路路桥过渡段路基纵向动力响应规律分析

为研究重载铁路路桥过渡段在轴重增大、速度提高情况下的变形和动力响应,本文采用有限元数值计算方法,系统总结了重载铁路路桥过渡段路基纵向动力响应规律。分析表明：轴重的变化是影响动应力峰值的决定性因素;列车上桥时,动位移在距桥台0~25m范围内比较集中,变化明显,在该范围内动位移先增大,后减小,在15m左右位置动位移达到最大值。25t轴重、速度100km/h时,桥两侧点的加速度峰值均显著增加;尤其速度提高到120km/h后,影响更甚;上桥侧过渡段路基表面动位移和加速度峰值变化受轴重等因素的影响较下桥侧明显。     

无砟轨道路基动力响应影响因素分析

以双块式无砟轨道路基典型结构为研究对象,分析车辆轴重、结构层间接触条件、轨道结构整体模量、支承层模量和基床表层模量等对路基面动力响应的影响,分析路基动力响应对各参数的敏感性。数值仿真结果表明:在车辆单轴荷载作用下,路基面动应力分布表现为横向均匀、纵向三角形的基本形式;对路基面动应力沿线路纵向分布长度影响的主要因素,是无砟轨道结构的整体刚度、车辆轴重、支承层模量等;结构面间接触状态劣化导致无砟轨道结构刚度的降低和路基面的动压力增大。     

强～中风化板溪群板岩填料干湿循环动力特性的试验研究

为贯彻《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)动力设计思想,针对贵州省三黎高速公路强~中风化板溪群板岩填料,开展了不同动应力幅值和不同干湿循环次数条件下的大型动三轴试验。试验结果表明:三黎高速公路强~中风化板岩填料的动力稳定性和干湿循环工程特性较好,是一种良好的路堤填料。另外,对软岩路堤填料的干湿循环大型动三轴试验方法进行了探讨,结果表明该试验方法还很不成熟,实际工程中开展软岩路堤现场原位测试(如E_(vd)、K_(30)、弯沉等),并寻求测试成果与动态回弹模量之间的相关性会更有意义。     

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％。     

行车荷载作用下路堤的动力特性研究

为揭示行车荷载作用下填石路堤的动力特性,以便对路堤和路面进行合理设计,首先进行了室内模型试验,试验得到了移动动力荷载作用下填石路堤内部动应力分布规律.然后采用MARC有限元软件对该填石路堤模型试验进行数值模拟,得到路堤的计算参数.在此基础上,利用这些参数对真实情况下的路堤进行了有限元计算,得到真实路堤在重型卡车作用下的动应力分布规律,该规律可供路基路面设计参考.     

软土地基道路在行车荷载作用下的动力分析

近年来,许多学者对行车荷载作用下路面的动力响应作了大量研究,但主要集中在分析静载对路基的影响以及路面结构材料对路面动力响应的影响,很少有研究考虑到路基土层,尤其是软土路基对行车荷载的动力响应.该文基于行车荷载作用下路基的动力特性原理,应用显式动力有限元法,充分考虑地基土的弹塑性特性,针对车辆单次加载作用下路基的特性以及反复加载作用下路基结构的累积竖向变形进行了分析和探讨.比较速度和轴重对路基沉降的影响,指出轴重对路基变形的影响更大.     

交通动荷载引起的公路路基应力响应试验研究

为预防和整治路基病害问题,查明长期服役状态下的路基动应力分布是关键因素之一.依据相似理论设置了精细化的小比例路基模型;通过对路基模型施加简谐荷载,分析加载幅值、频率等因素对路基动应力的影响,并以路基的应力状态为指标来判定路基工作区深度及交通荷载的影响范围.结果 表明:交通荷载的影响范围主要集中在轮载的正下方,水平方向的有效作用距离几乎可以忽略不计,在实际公路病害整治中可定点整治;路基动应力随加载幅值增大而增大,随加载频率增大而减小,且加载幅值对路基的影响程度要显著高于频率的影响程度;一般公路路基工作区深度为100～110 cm,施工时应确保此范围内路基土体的填筑质量.     

基于快速拉格朗日的板式无砟轨道路基动力响应研究

将列车荷载简化为一激振力并作为等效轮轴荷载，运用FLAC3D内置的FISH语言编程实现列车荷载的定时、定点施加，从而模拟列车在轨道结构上的移动加载过程。以遂渝线板式无砟轨道路基结构为对象，建立三维动力分析模型，基于FLAC3D计算平台，利用编制的动力加载程序对轨道路基结构进行了动力响应计算，分析了列车移动荷载作用下路基各结构层的动位移、动应力响应特性以及动响应在路基深度范围内的衰减特性，并以基床表层为研究对象，着重考察了其刚度变化对路基动力响应的具体影响。     

基于路基动应力的路基工作区深度确定方法研究

鉴于考虑路面厚度和材料刚度影响的 J．Boussinesg修正公式所得的路基工作区深度过小,仅至上路床部位,与实际情况不符。提出了基于竖向路基动应力分布规律确定路基工作区深度的方法。通过比较模型试验和计算模拟在竖向动应力和动位移沿深度方向的衰变规律,发现衰变规律在路基工作区深度范围符合性较好,验证了该方法的正确性与可靠性。对典型结构组合下路基动应力与工作区深度进行计算分析,分析结果表明：在标准汽车荷载100、130 kN 作用下,路基顶面动应力为6．4～13．4 kPa,相应的工作区深度为0．6～0．9 m。在重交通和特重交通的汽车荷载170 kN、200 kN 作用下,路床顶面动应力为12～20．6 kPa,相应的工作区深度为1．0～1.2 m,已进入上路堤范围0．2～0．4 m。     

车辆荷载作用下桩承式加筋路基的动力特性分析

以车辆荷载作用下桩承式加筋路基为研究对象，引入黏弹性人工边界，建立了三维车辆-路基整体有限元分析模型，分析了车辆动荷载作用下桩承式加筋路基的动力响应特性。结果表明:加筋体的存在可有效减小车辆荷载作用下路基的动力响应，随加筋体层数及其弹性模量的增加，路基的动力响应减小更为显著；随着车辆荷载频率的增加，路基路面沉降及内部应力增大；路基竖向位移随桩间距的增加而增加，桩的模量对路基的动力响应也有一定的影响。     

干湿循环和荷载作用下粗粒土动力特性试验研究

通过室内大型动三轴试验分析动应力幅值、荷载频率、干湿循环次数等对粗粒土填料动力特性的影响,根据动应力-动应变变化关系分析粗粒土的动力特性。结果表明,粗粒土试样在相同动应力幅值和围压条件下,荷载频率不同导致动应力-应变形成的滞回圈曲线存在差异;在循环荷载作用下,试样表现为应变软化型和应变硬化型两种状态;随着干湿循环次数的增加,试样的动应力水平逐渐衰减,特别是在前2次干湿循环中水平动应力衰减程度最大,随后逐渐趋于稳定;干湿循环和荷载作用均会对试样的阻尼比λ和最大动弹模量Edmax产生影响,其中对阻尼比λ的影响程度较小。