轻型夯动力夯击对涵洞影响的离散元仿真分析

为了探究轻型夯动力夯击作用对涵洞安全性的影响,利用PFC2D离散元软件进行计算仿真分析,以夯击过程中涵洞所受水平动压力和水平位移来衡量动力夯实对结构物的动力影响,模拟并计算轻型夯在涵背路基回填动力夯实作业过程中涵背产生的水平应力和水平位移的变化情况。结果表明:涵洞结构在轻型夯动力夯击作用下不会出现结构破坏。     

轻型强夯机作用下的桥涵稳定性分析

为了检验在使用轻型强夯机夯实台背和涵背路基时的桥台和涵洞稳定性,采用ABAQUS有限元软件建立了桥台、三层桥台路基、涵洞和三层涵背路基的三维有限元模型,分别模拟轻型强夯机在桥台路基和涵背路基不同填土层沿纵向和横向夯击。结果表明:对于桥台来说,在不同填土层的同一距离处夯击时,桥台所受应力和位移随着填土层的增加而增加;对同一填土层沿纵向夯击时,桥台最大应力和位移均随着夯锤与桥台距离的增大而减小,沿横向夯击时随着夯锤到填土面中央距离的减小而减小;涵洞最大应力的变化规律与桥台基本相同。最后发现轻型强夯机作用下的桥台和涵洞稳定性满足要求。     

桥台涵背特殊位置路基快速液压夯实技术

为了解决桥头跳车等工程问题,依托张承高速公路施工现场试验,研究公路桥背涵侧回填路基沉降量、压实度与夯击次数的关系,压实度与路基深度的关系,以及压实度与夯点布置方式的关系,确定了轻型液压夯实机最佳施工参数,并为不同回填土路基的补强夯实提供试验步骤,亦为相关的工程实践及现场试验中最佳施工参数的确定提供了依据。     

台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准研究

桥台涵背等路基构造物附近作业面小,不利于大吨位压路机快速压实施工,黄土地区这一问题更加突出。对高速液压夯实机用于台背黄土路基补强夯实中施工参数的确定进行现场试验研究。文章基于波体特性的夯击能传递原理,研究了使用高速液压夯实机对台背回填进行补强夯实作业的最佳施工参数。结果表明:影响高速液压夯实机补强路基效果的主要因素为夯击档位、夯击次数和夯点间距。高速液压夯实机在一般黄土填筑路堤补强夯实时,夯击档位控制在Ⅲ档最佳,夯击次数应控制在12次～18次,夯点中心间距应不超过1.5m。提出了台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准,可用于指导黄土地区台背路基压实施工质量控制。     

液压夯实工艺在涵洞台背回填中的应用研究

随着青海东部高速公路的建设,黄土区涵洞台背回填质量成为施工的主要技术难题,选择合适的回填夯实工艺显得尤为重要。试验现场应用液压夯实工艺对涵洞台背两侧进行夯实,研究在不同摊铺厚度、夯实遍数情况下的压实效果情况,分析了不同工艺参数下的作业效率情况。试验结果表明:当填料摊铺厚度为50cm、液压夯击次数为8次时,其工后压实效果较好;由工后长期沉降监测分析可知,其沉降量满足施工要求;最后通过预算定额对比分析,验证了液压夯实工艺的经济性。     

液压夯实机补强台背路基影响因素分析

为研究液压夯实机补强台背路基过程中对桥台的动力影响,依托某高速公路桥隧过渡段台背路基填筑工程,采用有限元软件ABAQUS建立了"夯锤-路基-桥台"相互作用模型,模型的准确性采用足尺夯击试验进行验证,仿真过程中以桥台最大动位移和最大动应变值作为评价指标,分析了夯锤落距、夯点与桥台距离、路基初始压实度、桥台混凝土强度等级和桥台顶部支撑条件等因素对桥台变形的影响。结果表明:夯击产生的土压力实测数值与仿真数值的误差均在10%以内,并且桥台动位移和动应变沿桥台高度方向的变化趋势符合常规,仿真模型可靠;桥台在夯击作用下的最大动位移及最大动应变随夯锤落距的增加呈线性增大,随夯点与桥台间距离的减小呈指数型增大;路基初始压实度由75%增加至95%过程中,桥台最大动位移和最大动应变基本一致,路基初始压实度对桥台变形影响较小;桥台混凝土强度等级的提高对减小桥台变形有显著影响;桥台顶部无伸缩缝时的最大动位移和最大动应变相比于有伸缩缝时分别减小了75%和24%,补强过程中可采用临时阻塞桥梁伸缩缝的方法改变桥台的受力形式。     

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.     

采用土牛拱胎的体会

福建省07线公路修建中,在桩号2258+80处1孔2公尺的半圆形石拱涵,由于老沟与路线斜交,经将涵位移靠岸边,提高涵底标高,水流由涵侧老沟排泄,变成旱地施工,为采用土牛拱胎创造了有利条件。施工经过1.土牛拱胎填筑在拱涵涵台砌石完工后,经过大约7～10天,开始填筑土牛拱胎,填土分层夯实,每层以20公分厚为宜,夯突度达到95%。尤其是拱圈部份,更要特别注意夯实。拱涵上、下游,都要填宽1公尺,边     

公路涵洞段的多道瞬态瑞雷面波勘探试验

公路涵洞段涵台背回填质量难以控制,是易出现构造物不均匀沉降,造成路基病害的重要区域。该文提出用多道瞬态瑞雷面波勘探技术对涵洞区段进行检测以及相应的方法,并且以云南昆明某高速一矩形涵洞通道为例进行了试验。试验结果表明:(1)多道瞬态瑞雷面波勘探技术在公路涵洞台背回填质量检测应用上是可行的;(2)通过试验再一次验证了面波在传递过程中,在局部地质体或者岩性突变界面(比如陡坎、直立坡、围墙、桩体等)会产生绕射现象,该现象有利于外业勘探中对地下异常的识别,从而提高勘探精度;(3)通过确定密度与横波速度和深度的关系公式,计算相应部位密度,可以得到该处密实度情况,达到了回填质量快速无损检测的目的。     

基于PFC2D的快速液压夯实机数值模拟研究

为研究粉质粘土在快速液压夯实作用下的动力响应机理,以汕湛高速揭博项目T10标段的现场试验为基础,通过引进颗粒流程序(PFC2D),研究夯板与土体的动力响应,分析土体颗粒运动以及其与夯板的运动规律。结果表明:在有效压实范围内,土颗粒运动密实的顺序是由上而下,会造成冲击能量的耗散;夯板加速度峰值与不同深度处土体的压实度呈二次曲线关系,数值模拟结果与现场试验基本吻合。     

兰西高速黄土区涵洞稳定状态及病害成因分析研究

涵洞病害是高速公路在黄土区域中的典型病害之一。对兰西高速公路在穿越黄土区域中的涵洞病害进行了实地调研,基于此总结了黄土地区公路涵洞出现的7种典型病害类型,即为涵洞下沉、基础开裂、护锥翼墙沉降开裂或倾斜错位、涵节错位或填缝脱落、内部或进出口积水淤塞、涵背填土塌陷、涵顶路面开裂等,分析了其基本特征,并从黄土工程特性深化认识、设计与施工中考虑微地貌形态、日常管理与维护3个方面对涵洞病害成因进行了分析。该研究成果可以进一步加深对黄土区涵洞病害机理的认识,对黄土地区高速公路涵洞病害的防治、勘察、设计和施工提供理论指导和科学依据。     

强力夯实追密夯实新旧路基结合部现场试验

京石高速公路旧路堤边坡压实度低,如何补强新旧路堤结合部是拓宽中的关键技术问题。在京石拓宽工程K190+800~K190+900段对强力夯实追密补强技术开展了试验研究,结果表明:(1)夯点压实度平均增长值为3.68%。夯间土平均增长值为1.60%。(2)夯点0~30cm,30cm~60cm和60cm~90cm轻型触探锤击数平均增长率分别为24.3%,19.1%和28.8%。夯间土0~30cm,30cm~60cm,60cm~90cm的轻型触探锤击数平均增长率分别为3.2%,5.1%和25.9%。可见,强力夯击后土体的轻型触探锤击数、强度和承载力均有明显增长。(3)夯点0~30cm范围内锤击次数增长更明显,夯间土60~90cm范围内锤击次数增长更明显。(4)强力夯实能有效提高土体的压实度,提高土体的强度和承载力,用于追密补强新旧路基结合部效果良好。     

液态粉煤灰在张石高速公路中的应用

通过液态粉煤灰在桥涵基坑和涵洞涵背回填的应用,既为桥涵和涵背回填提供了一种新的工艺,保证了工程质量,缩短了工期,创造了较好的经济效益,又为地方火力发电厂避免了环境污染和存放粉煤灰而占用大量土地.     

大直径波纹钢管涵与普通钢管涵力学性能对比研究

为揭示大直径金属波纹管涵与普通钢管涵受力性能的差异性,定量分析其力学性能,采用FLAC3D软件对跨径10.0m的两种管涵进行数值模拟,分别计算其在不同的填土高度下的力学参数并绘制关系曲线.研究发现:(1)对比"土柱法"和"加拿大CHBDC"中土压力计算方法可知,填土较低时(≤1.5m)土柱法较为适用,随着填土高度增加(＞1.5 m)涵洞通过形变获得被动土压力,从而将荷载转换为环向应力,则CHBDC法更适合涵洞的计算;(2)波纹钢管涵的最大沉降、最大横向位移、最大横向应力、最大竖向应力分别为普通钢管涵的79.37％、58.82％、73.52％、108.70％,除最大竖向应力相近外其余3项指标均明显偏小;(3)计算所得涵洞最大应力均远低于钢材屈服极限,因此在设计时应将沉降和横向位移作为主要控制因素.研究成果对高寒地区波纹钢管涵的应用具有一定的指导意义.     

高速黄土路基涵洞土压力分布特征研究

为探究高速黄土路基涵洞土压力分布特征,改进高填方涵洞结构设计,以山西省某拱涵为例,采用CANDE-2007有限元软件建立高填方涵洞数值分析模型,以涵洞设涵方式和填土高度为主要影响因素,揭示涵洞垂直土压力及沉降分布特征,分析不同填土高度下涵顶土压力系数变化,比较上埋式和沟埋式两种设涵方式涵洞涵顶土压力随填土高度变化特征,讨论设涵方式及土拱效应对涵洞应力的影响。在拱涵结构上部土体中布置土压力计,记录土体的实测土压力数据,并将数值模拟结果与实测数据结果相互验证。结果表明:涵洞中心与两侧土体的沉降明显不同,导致土拱效应的产生,是影响涵洞顶部垂直土应力变化的重要因素; 2种设涵方式涵洞涵顶土压力随填土高度变化均呈线性增长趋势;填土高度大于5 m后,随填土高度增加,上埋式涵洞土压力系数呈现先急剧增加再缓慢降低的变化趋势,涵顶伴随应力集中;而沟埋式涵洞土压力系数随高度增加逐渐降低后趋于稳定,其涵顶所受垂直土压力减小;沟埋式涵洞中心沉降值总是大于同等高度下上埋式涵洞的中心沉降;现场监测与数值模拟对比,实测土压力大于数值模拟结果,工程中涵顶应力集中现象更明显。     

基于填土-涵洞-地基共同作用机制的涵洞减载数值模拟研究

涵洞与填土、地基共同作用机理复杂,由涵洞结构、上覆填土与地基土刚度差异引起的涵顶应力集中往往使涵洞产生各种病害。文中基于填土-涵洞-地基共同作用机制,采用数值仿真软件,通过分析铺设EPS板、地基处理、复合处理(EPS板+地基处理)对涵顶垂直土压力及集中系数的影响,确定不同填高的合理减载方式;通过正交试验设计与分析,得到不同影响因素对涵顶垂直土压力的敏感程度;最后,根据研究结果提出合理的工程建议。研究结果表明:当填土高度H≤12m时,铺设的EPS板厚度h宜小于20cm,反之铺设的EPS板厚度h宜取20~40cm;涵洞地基处理时,当填土高度H≤9m、地基处理宽度L=2~3B(B为涵洞基础宽度),或H12m、L=B时,涵洞地基的刚度可适当增强,反之宜进行柔性地基处理;当填土高度H≤12m时,可通过地基处理或铺设EPS板减弱涵顶应力集中现象,反之宜采用EPS板、复合处理措施,复合处理措施的减载效果最佳;根据正交试验结果分析,不同影响因素对涵顶垂直土压力的敏感程度的大小顺序为EPS板厚度填土高度地基压缩模量地基处理宽度。     

高填路堤涵洞受力及变形特性有限元分析

为研究高填路堤涵洞的受力及变形特性,建立了有限元计算模型。计算结果与工程实测吻合较好,并研究了涵顶土压力和沉降值的影响因素,得出了涵洞结构、尺寸、涵洞周围填土密实程度、EPS的厚度和宽度对涵顶土压力和沉降值影响的规律。     

液压高速夯实机及其应用

介绍了一种夯实深度4 m,影响深度10 m的液压高速夯实机的结构和工作原理,其夯实指标填补了传统压实技术的空白,特别适合作业面狭窄和要求快速夯实的工作场合.并且根据工程试验,给出了夯实效果与夯实能量和夯击次数的关系曲线,具有一定的实用价值.     

强夯夯锤形状模型试验研究

基于相似原理设计模型夯锤,对不同形状夯锤的有效性问题在室内开展模型试验研究。通过在模型桥台上布设各种动测元件,研究了在夯击功能和夯击次数不同的情况下强夯时桥台的位移变化规律,以及桥台背路基夯沉量随夯击数的变化、夯后的分层沉降和压实度变化规律。研究结果表明:改变夯锤的形状可有效减小夯击能对结构物的影响,即将平底夯锤设计为球底形,由于其扩散角较小,夯击效果好,可减小强夯对邻近结构物的影响。     

涵周土特性对高填方涵洞涵顶垂直土压力及变形特性影响的数值分析

为探明涵周土特性对高填方涵洞涵顶土压力及沉降特性的影响,基于数值仿真模拟,分析了不同涵顶填土模量、涵侧填土模量、地基土模量等因素对高填方不同结构型式涵洞涵顶土压力及其变形特性的影响,并结合计算结果提出相关的工程技术建议。研究结果表明:(1)随着涵填土模量E与涵侧填土模量Et的增大,涵顶垂直土压力σz、涵顶垂直土压力集中系数Ks及涵顶内外土体沉降差δ均呈现逐渐减小趋势,且涵侧填土模量Et较涵顶填土模量E影响更大;当涵侧填土模量大于涵顶填土模量的2倍时,Ks值可比二者相等时平均降低15%左右;(2)σz和Ks值随着地基土模量Ed的增大而增大,说明并非地基强度越大对高填方涵洞结构受力越有利,因此,当地基土质较差不能满足地基承载力要求而需采用地基处理时,应注意增大地基土模量对涵洞结构带来的不利影响;(3)涵洞结构断面不同,涵顶填土的沉降变形及垂直土压力σz变化规律也不同,在高填方涵洞设计中,应掌握不同断面型式涵洞各位置处的受力变形情况以及最不利点位置,合理选择涵洞断面结构型式。