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。     

道路路基工作区与路基路面结构分析

本文分析了路基土在自重和荷载作用下的受力状态，确定了各级道路路基工作区深度范围；结合工程实例，阐述了公路与城市道路路基路面结构，在满足车辆荷载应力作用下，路基最小填土高度及路面结构层材料与厚度的设计。     

沥青路面路基工作区深度研究

该文提出一种计算沥青路面路基工作区深度的新方法,该方法克服了车辆荷载随机运动和对路基的连续动态影响问题。用该方法推导出新的沥青路面路基工作区深度计算公式,并对公式的合理性进行了验证。公式计算的深度和试验数据误差较小,各等级公路的误差控制在6%～10%以内。最后对计算结果进行统计分析,得出不同等级公路沥青路面路基工作区深度范围:高速公路为0.83～1.51m,一级公路为0.89～1.68m,二级公路为1.03～1.86m,三级公路为1.20～2.05m。     

车辆动荷载下沥青路面的路基应力研究

鉴于现有的路基动态回弹模量试验中没有充分考虑超载车辆、行车速度、现有路面结构及车轮叠加效应对路基应力的影响,该文结合以上因素,选取3.0m为路基应力计算深度,分析动静荷载下路基应力的变化规律。结果表明:路基应力在动荷载下的值高于静荷载;随路面结构参数增加,路基总竖向应力和总侧向应力规律相似;随车辆荷载增加,路基总竖向应力显著增加,路基总侧向应力缓慢增加;随行车速度增加,路基总侧向应力增加幅度大于总竖向应力;最终给出了动荷载下路基应力的取值范围,为基于道路寿命的路面结构设计提供参考。     

水泥混凝土路面下路基工作区深度确定方法的探讨

通过讨论原路基工作区深度确定方法的局限性及应用于水泥混凝土路面时的不合理之处,提出以荷载作用于水泥混凝土面板不同荷位时的路基应力比（板角、板边时的路基应力与板中时的比值）作为水泥混凝土路面下路基工作区深度的控制指标。采用有限元方法,讨论了路基应力扩散特征和工作区深度,给出了路基深度0.8m处的应力比取值范围。结果表明：不同轴型（单轴、双轴和三轴）及不同公路等级的路基工作区深度变化在0.65～1.55m之间,原0.8m的路基工作区深度已不能完全满足现在路面结构和轴荷条件下的情况。在综合考虑轴荷、路面结构和公路等级基础上,推荐了路基工作区深度值。     

天津滨海新区重载交通工作区深度的分析

该文提出了我国现行路基设计规范中对动荷载的影响深度统一界定为1.5m深度的问题,认为其与轴载有一定关系,进而提出重载交通及工作区深度的定义,并以天津滨海地区高等级道路建设为工程实例,以该地区的典型地质条件、交通轴载、路面结构为模型,计算分析了不同轴载的路基工作区深度,得出标准轴载工作区深度为1.5m,重载交通工作区深度...     

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。     

车辆载荷作用下岩盐公路振动衰减分析

车辆载荷引起的振动问题,不仅带来了由高振动引起的环境问题,同时也是岩盐公路破坏的主要因素。采用单自由度车辆模型模拟在不平整路面上行驶车辆的轮载力,将其作为岩盐公路路基所受到的荷载,运用通用有限元分析软件ANSYS对岩盐公路路基进行瞬态动力学分析,并用该模型对盐湖公路K589左右一段进行了实例计算,将计算结果与实测结果进行了对比,以验证该数值分析方法的有效性。     

路基工作区的影响因素研究

针对目前路基工作区未考虑路面结构、交通荷载、路基加固对路基工作区影响的现状,展开路基工作区影响因素的研究.借助ANSYS软件,计算了两种路面结构、3种轴重和两种加固方式下的路基工作区.研究结果表明,路面结构厚度越厚,则路基工作区深度越小,两者呈线性关系,高等级公路的路基工作区比二级公路小;路基工作区随着轴载的增大而增大,两者近似呈线性关系;现行规范把路基上部0～80 cm部分作为路基工作区是不够合理的,应根据路面厚度和交通情况分别设置合适的路基工作区;加固路基对减小路基工作区深度有着明显的效果,对于高等级公路,水泥加固效果明显优于石灰加固,对于二级公路,水泥加固与石灰加固效果相当.     

土石混填路基应力水平分析

为研究土石混填路基在行车荷载作用下的力学响应,分别利用布辛奈斯克法和弹性层状体系法对路基工作区进行分析,确定道路工程结构力学响应方法的适用性。现通过设计不同基层类型、不同面层基层弹性模量和厚度以及不同行车荷载,共设计了36种典型路面结构和荷载形式的工况,利用BISAR程序对不同路基深度的应力进行计算。结果表明:标准荷载作用下,半刚性路面的路基中最大应力为36kPa,柔性路面的路基中最大应力为57kPa,因此应对柔性路面中路基顶面压应变进行控制;路基应力水平随车辆轴载增加显著增大,最大应力达到138kPa,应对车辆超载严格控制。     

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。     

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。     

基于应力相关回弹模量模型的路面设计研究

基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型。在土基层采用具有应力相关的动态回弹模量Uzan模型,对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算,并根据Uzan模型的参数对路基变形计算的影响进行了讨论,通过与静态回弹模量的对比,揭示不同路基回弹模量模型对路基土应力应变行为的影响。有限元分析结果显示,随着轴重和轴型的增加,路基工作区深度不断扩展,多轴荷载应力的叠加效应在路基深层愈加显著;采用应力相关的回弹模量与线弹性回弹模量相比,路基的竖向位移更大,承担的载荷压应力略小,工作区深度有所增加。     

路基加固对路基工作区深度的影响研究

采用ANSYS软件计算分析不同公路等级的路基工作区深度,考察路基加固厚度和强度对路基工作区深度的影响。研究结果表明,路面结构厚度对路基工作区深度有显著的影响,路面结构厚度越厚,路基工作区深度越小,高等级公路的路基工作区深度比二级公路小;在加固强度一定的情况下,增大加固厚度可显著降低二级公路的路基工作区深度,而对高等级公路则效果甚微;在加固厚度一定的情况下,提高加固强度能显著降低路基工作区深度;与增大加固厚度相比,提高加固强度是一种更为有效的方法。     

与路面协调设计的公路路基设计指标及使用环境探讨

针对当前公路路基路面设计协调性差及规范的适用环境与当前公路使用环境、轴载状态差异问题,本着路基路面协调设计的思想,从影响路基结构特性的因素入手,研究了温度、湿度、荷载3大影响路基路面结构设计的主要因素,分析计算了不同环境、轴载状态下重载交通公路路基动应力、应变及公路工作区深度变化规律,揭示了在使用环境条件下进行路基结构设计的重要性.最后根据路基动应力、应变分析结果与控制标准,提出了适应重载交通的交通等级与设计标准轴载,以及适应重载交通高速公路的设计轴载与路基强度指标标准建议值,并基于与路面协调设计思想对使用环境下的公路路基设计提出了一些建议.     

重载交通下的路基工作区界定问题探讨

通过路面病害调查、有限元路面结构力学计算,分析了重载作用下,路基刚度对我国目前高速与等级路路面结构应力分布的影响与路基应力作用深度。分析表明,重载交通下的路基过大变形是导致高速公路结构疲劳开裂的重要原因之一。等级路的路基甚至地基过大变形是引发路面早期开裂的关键因素之一。在重载作用下,目前的高速与等级路面结构,仍把0~80 cm作为路基工作区深度是不够的。路基工作区深度,高速公路应为1.5 m,并被现场测试的路基轮载分布深度验证;等级路应为2 m,同时应考虑天然地基的变形问题。路基上部60 cm石灰土处理起到路基与半刚性底基层之间刚性过渡的作用,也是应对重载、确保路基对路面结构支撑稳定性的有效措施。     

路基压实度不足对路基路面结构性能影响试验研究

路基压实度不足会导致路基发生不均匀沉降,最终引发结构性病害,影响道路的使用性能。文中通过在某公路上设置压实度不足测试区域进行试验,得到测试区域与正常区域的基层顶面及路基顶面的动土压力、路面结构底层的动应变并进行对比分析。结果表明,欠压实区域基层顶面、路基顶面的动土压力偏大,面层底面动应变偏大,路基压实度下降对路基路面结构性能的影响较大;路基顶面的动土压力与车辆的轴重成线性正相关关系,车辆荷载作用位置路基顶面承受的动土压力最大,沿两侧逐渐衰减。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。     

水位上升对库区水泥混凝土道路路基使用性能的影响分析

水位上升会导致库区水泥混凝土道路路基使用性能发生劣化,其劣化程度可由路基回弹模量的降低来表征。因此,以某库区水泥混凝土道路路基为研究对象,运用ABAQUS对库区周边道路影响情况进行分析,建立了相应的模型对不同回弹模量的路基在不同荷载作用下引起的位移沉降进行模拟,并探究了路基应力分布规律。分析结果表明:静载作用对路基影响深度为3. 5 m,且水位上升,会导致回弹模量衰减会降低路基工作性能,在车辆荷载作用下会产生较大的路基变形,容易产生路面病害。     

车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性影响的数值分析

针对车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性的影响,运用有限元方法对其进行了动力响应分析。分析中将车辆通过时路面所承受的动荷载简化为落锤式弯沉仪(FWD)产生的动态冲击荷载,考虑了路面的实际结构体系以及车速、洞径、埋深和偏移距离等主要因素的影响。找出了临界洞室埋深随洞径和偏移距离变化的规律,并确定出了路基下伏暗穴治理范围,同时对动、静荷载效应进行了对比分析。结果表明:在实际计算中,可以将静载乘以某一“放大系数”作为计算荷载进行拟静力分析。