高速公路软土地基硬壳层作用效应研究

天然双层软土地基上的硬壳层具有应力扩散、反压护道、沉降滞后和封闭作用等特征。对于在硬壳层软土地基上修建的路堤,经硬壳层应力扩散后,施加到软土层顶面的附加应力可望小于软土的强度,从而可直接在硬壳层上修建路堤,而不必对软土地基进行处理。基于有限元数值分析,研究了硬壳层刚度、路堤高度以及软基厚度对硬壳层软土地基变形特征和硬壳层应力扩散效果的影响。结果表明硬壳层的应力扩散性能随路基荷载的增加而减小,随其下软土地基厚度的增加而提高,并且硬壳层的刚度越大,其应力扩散性能越明显。基于考虑硬壳层的应力扩散、反压护道等作用,在不破坏硬壳层基础上,当路基高度与硬壳层的比值不大于1．5时,可不作处理或采用冲击压实、砂垫层＋土工格栅等浅层处理措施。结合工程实际,验证了该结论的有效性,为类似工程的设计与施工提供参考。．     

地表硬壳层受荷时下卧淤泥层内水平应力的试验研究

通过模型试验，研究了地表硬壳层受条形均布荷载时，下卧淤泥层内的水平应力。结果表明，在硬壳层的封闭下，淤泥层内水平应力随条形均布荷载的增加成幂函数的形式增长，且淤泥层内水平应力具有较高的数值，地表荷载在淤泥层内具有较大的影响范围。     

成层结构性软土一维非线性固结半解析分析

为了研究变荷载作用下土体结构性对成层软土固结性状的影响,基于结构性软土压缩性和渗透性的非线性变化规律,以及结构屈服应力随土体深度变化等特征,对结构性软土非线性固结问题进行了分析. 首先采用三折线压缩模型、e-lg k_v渗透模型,详细分析了结构性软土在不同排水工况下的固结过程;其次,利用半解析法,建立一维固结方程,并编制程序进行求解,与目前已有的非线性固结结果进行了对比分析,验证了本文计算方法的可靠性;最后以某四层软土地基为工程背景,研究了变荷载、结构性等因素对固结性状的影响. 研究结果表明:成层结构性软土一维非线性固结过程中,当最终荷载相同,加荷速率不同时,固结前期,按应力定义的固结度大于按沉降定义的固结度,固结后期则相反;当加荷速率相同,最终荷载不同时,按应力定义和按沉降定义的固结度在固结前期均随着最终荷载的增大而减小,而在固结后期,随着最终荷载的增大而增大;考虑结构性时,按应力定义的固结度明显大于不考虑结构性的计算值,固结前期相差较大,随着固结的进行,差值逐渐减小.      

对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力分析

本研究对沥青加铺层的优缺点及加铺层损坏的原因和解决反射裂纹的措施进行论述,针对对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力进行分析,发现在对称荷载作用下,沥青加铺层的厚度、弹性模量、综合地基的弹性模量对沥青加铺层的荷载应力都会产生影响。     

天然双层软土地基优化处理现场试验研究

天然双层软土地基中由于硬壳层的存在,改变了软土地基的受力特征,基于硬壳层的应力扩散和弹性地基板作用,对地基的塑性变形起着遏止作用。目前由于对硬壳软土地基性质了解不够,工程中一般还是采用软土地基的处理办法,人为地破坏了硬壳层,没有充分利用这层有利的硬壳层资源,造成浪费。     

天然双层软土地基优化处理现场试验研究

天然双层软土地基中由于硬壳层的存在,改变了软土地基的受力特征．基于硬壳层的应力扩散和弹性地基板作用．对地基的塑性变形起着遏止作用。目前由于对硬壳软土地基性质了解不够,工程中一般还是采用软土地基的处理办法,人为地破坏了硬壳层,没有充分利用这层有利的硬壳层资源,造成浪费。     

天然双层软土地基硬壳层的作用机理研究

硬壳层的存在改变了地基的受力状况,使地基土变为双层的受力模式。通过深入的理论研究,提出硬壳层软土地基界面附加应力的分布规律、硬壳层对地基附加应力的扩散,有助于确定科学合理的地基处理方案,从而节省投资和缩短工期。     

低路堤基底浅层加固研究

采用现场孔隙水压力静力触探（CPTU）对长江河漫滩相典型非均质性天然沉积软土层进行原位试验。通过对平面应变条件路堤荷载作用下有无浅层固化层的软土地基固结排水与沉降进行仿真模拟。对路面车辆重载作用下有无浅层固化层的路基及基底变形进行三维数值仿真，结果表明：地基浅层固化层的设置改变了地基应力场的分布，通过应力扩散作用减小了地基土体的附加应力进而减小了地基土体的沉降量，基底固化层通过增强路基基底的刚度来增强路基的整体刚度。减小了路基的变形，提高了路基的整体稳定性。     

基于应力吸收层的沥青加铺层温度应力分析

对加铺沥青面层的水泥混凝土路面进行温度应力分析发现：应力吸收层并不是越厚越好,应力吸收层的厚度对层间剪应力和结构竖向位移影响较大,而对沥青层底拉应力的影响比较小;高模量的应力吸收层材料对结构竖向位移、层间剪应力和沥青层底拉应力均不利。     

正交异性钢桥面板铺装层受力分析

针对现有铺装层常见的纵向裂缝、推移、局部拥包、搓板等破坏形式，应用有限元法分析了不同位置的荷载对铺装层最大拉应力、最大剪应力和表面最大竖向位移的影响，并比较了单轮荷载和双轮荷载作用下铺装层受力的差异。分析表明，水平荷载对铺装层的影响主要体现在剪应力方面，且对纵向剪应力的影响很大；当以铺装层最大拉应力作为设计指标控制铺装层开裂破坏时，单轮荷载的计算结果较双轮荷载的大；当以粘结层的剪切应力作为设计指标控制铺装层的剪切破坏时，双轮荷载的计算结果较单轮荷载的大。     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生,采用有限元方法,视路面结构为弹性层状体系,建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型,分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明,对破裂后的旧水泥混凝土路面板块,沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低,较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力;而降低沥青加铺层模量,增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况,并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。     

公路路基下硬壳层的加筋效果研究

我国沿海及内陆湖泊地区软土硬壳层分布广泛,以河北沧州沿海高速公路硬壳层路基为依托,借助ABAQUS有限元分析,研究了硬壳层的加筋效果。主要研究结论如下:a)硬壳层加筋作用明显,公路建设过程中应加以利用;b)软土硬壳层地区路基下硬壳层的加筋效果受到固结时间、上覆荷载等级等因素的影响;c)当在硬壳层上直接填筑路堤时,应该控制路堤填土的填筑速率及停荷时间。     

对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力变化分析

在交通荷载的作用下,旧路面对沥青加铺层形成的反射裂缝是造成沥青路面病害的主要原因之一。研究了沥青加铺层的厚度、弹性模量、综合地基的弹性模量在对称荷载作用下对沥青加铺层的荷载应力影响变化规律,发现裂缝尖端产生破坏取决于尖端是受压还是受拉,进而提出加铺层设计的设计参数。     

层间接触条件下黏弹性铺装层力学分析

为了分析黏弹性铺装层在层间接触条件下的应力情况,以简支箱梁桥为例建立了有限元分析模型,通过水平冲击荷载加载,分析了在不同沥青层厚度、不同黏结层厚度以及不同接触黏聚力下铺装层的力学响应。结果表明:在层间接触条件下,铺装层横向位置应力最大值出现在荷载区域边缘,最小值则出现在荷载区域中心;增加沥青层厚度会增大沥青层纵向拉应力,但是能改善路面失稳型车辙的出现;增加黏结层厚度会减小铺装层纵横拉应力,但是对铺装层其它应力以及变形影响较小;沥青层与黏结层间接触黏聚力的改变对应力影响较小,当黏聚力大于0.01 MPa时,各层受力均保持不变。     

SBS改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析

建立了旧水泥路面沥青加铺应力吸收层防裂计算有限元模型,进行了车辆荷载、温度荷载及两者共同作用下的板缝处沥青加铺层底部最大主应力、等效应力、最大剪应力三应力的计算,并进行了室内试验及现场观测.与无应力吸收层时的对比分析表明,有SBS应力吸收层时计算点应力值均有不同程度的降低:车辆荷载作用下三应力分别减少了35.9%,62.2%及61.8%,在温度荷载作用下三应力的削减分别为38.9%,28.2%和29.4%,在耦合应力作用下三应力分别降低了88.5%,54.2%和54.0%.直剪试验及现场观测表明,SBS改性沥青应力吸收层缓解了层间力的作用,有效延缓了反射裂缝的产生.     

硬壳层对管桩复合地基桩-土应力比的影响

为研究就地固化硬壳层对预应力管桩复合地基桩-土应力比的影响，以绍兴钱滨线泥浆池路段为背景，开展现场试验和数值模拟分析，研究路堤荷载作用下预应力管桩复合地基的受力和变形；从桩-土应力比的角度，着重探讨硬壳层对桩基复合地基承载性能的影响规律；分析路堤高度与桩帽净间距之比、桩帽宽度与桩帽净间距之比等设计参数对桩-土应力比发展的影响机制.研究结果表明：硬壳层的存在能够有效提高桩基复合地基的承载特性；在本文试验条件下，就地固化硬壳层的预应力管桩复合地基最大水平位移发生在地表以下5～6 m处，区别于传统桩基复合地基的土体水平位移沿深度逐渐降低的规律；桩-土应力比在23～37，高于传统桩基复合地基.     

温度和干缩对钢桥面铺装层受力的影响

根据钢桥面铺装的受力特点,推导了钢桥面铺装层的温度应力计算公式;结合实际铺装材料和实际使用环境,计算了常用铺装材料的温度及收缩应力,并与车辆荷载作用下铺装层的应力计算进行对比。研究表明:温度和干缩作用远大于车辆荷载对钢桥面铺装层的受力影响。     

浅谈装配式空心板桥防水粘结层粘结性能对铺装层受力的影响

本文假设粘结层与沥青混凝土层完全粘结,分析防水粘结层与水泥混凝土层之间粘结力变化对装配式空心板桥桥面沥青铺装层的应力及表面竖向变形的影响,同时分析了防水粘结层粘结力变化对水泥混凝土层应力的影响。     

加封层的水泥路面在动载作用下的受力分析

车辆在通过有裂缝、坑槽等不平顺的路面时会发生跳动,产生对路面具有瞬态冲击效应的动荷载。考虑在普通水泥路面上增加一层乳化沥青封层,采用ANSYS计算分析沥青封层对受动荷载作用的水泥路面动力性能的影响。计算结果表明:在动载作用下,增加沥青封层的水泥路面,动荷载作用效应在路表的影响范围要比没有沥青封层的小;沥青封层对面层底部的变形影响不大,但可降低面层底部的应力值。     

层间状态对沥青路面力学性能与疲劳寿命影响研究

层间结合状态是影响沥青路面力学性能与使用性能的重要因素。鉴于目前我国沥青路面设计规范中层间完全连续且不产生相对滑移假定的缺陷,采用BISAR3.0软件中的简化剪切弹性柔量ALK来描述层间结合状态,并以水平荷载和竖向荷载共同作用作为加载方式,得到相应的沥青路面力学响应,同时对沥青路面疲劳寿命进行预估。结果表明:层间结合状态的退化对沥青层底弯拉应力、弯拉应变与剪应力影响较大,而对路表弯沉影响较小;层间结合的弱化对沥青路面疲劳寿命影响显著。