考虑交通横向分布的路基永久变形预估分析

以典型路基土室内永久变形试验结果得到永久变形预估模型参数;根据交通类型、车道宽度等因素将车辆轮迹横向分布简化为4种形式;采用分条分层总和法对3种交通横向分布频率、3种路面结构组合形式下的路基永久变形进行了计算.结果表明：在道路横断面上,路基永久变形可以用一条向下凹的盆状曲线进行描述,且永久变形的最大值及产生位置与各自的交通横向分布形式相一致;路基内不同深度处各亚层路基土永久变形值随着路基深度增加而均匀递减,路基模量的衰减将引起路基内相同位置处的应力应变增大.     

基于响应面法的石质路基沥青路面结构优化研究

为了提高石质路基沥青路面结构的使用性能,应用响应面法对路面结构为沥青面层、级配碎石基层和石质路基的路面结构进行优化分析;按照公路沥青路面设计新规范的新设计指标来分析各个路面结构层厚度对新指标的影响,以各面层的厚度和基层的厚度作为约束条件,以沥青混合料疲劳开裂次数、沥青混合料层永久变形量和路基顶面竖向压应变作为响应因素建立响应面优化模型。研究表明:面层的厚度对永久变形量、疲劳开裂次数和路基顶面竖向压应变有显著的影响,而级配碎石基层厚度对三大指标影响较小。     

循环荷载作用下路基土体塑性变形研究

在分析岩土体在重复荷载作用下永久变形产生和发展的规律,以及对常用重复荷载作用下土体永久变形计算方法的基础上,采用单元强度随机生成的有限元方法对重复荷载下岩土体永久变形规律进行了数值仿真,得出以下主要结论:采用单元强度随机生成的有限元方法模拟方法能够较好的表现土体永久变形的基本规律,路基岩土材料的强度变异性是土体在重复荷载下累积变形表现与其他材料差别的主要因素;红层软岩路堤在不同大小的车辆荷载作用下塑性累积变形逐渐发展;当汽车荷载较小,路基在车辆荷载作用下的变形可以稳定。当荷载较大,则沉降渐进发展而且不能稳定,会出现路基土体移动,路基脱空等病害。     

嵌锁块路面受力特性与设计方法

为了提高传统路面嵌锁块尺寸与嵌锁块竖向嵌锁能力,开发了大尺寸企口连接嵌锁块,分析了其受力特性。以有限元方法建立了嵌锁块路面整体模型,以弹簧单元模拟嵌锁块间传荷能力,分析了嵌锁块尺寸、嵌锁块传荷能力、碎石基层厚度与路基强度对路表弯沉和路基顶面竖向压应变的影响。以路基顶面永久应变为控制指标,建立了路基顶面应变水平与标准累计轴次的关系。计算结果表明:在相同地基和基层条件下,嵌锁块尺寸由30cm×20cm增大到50cm×30cm时,路表弯沉可减小25%~30%,路基顶面压应变可减小25%~45%。当接缝弹簧弹性系数由102 N·m-1增加至108 N·m-1时,路表弯沉降低50%~55%,路基顶面压应变降低65%~75%。可见,采用较大尺寸的嵌锁块与加强嵌锁块的传荷能力对提升路面性能有显著作用,路面设计时应依据道路的交通水平查图确定路基顶面的压应变水平,据此确定合理的基层厚度和嵌锁块尺寸,使路基顶面竖向压应变满足要求。     

基坑开挖对既有道路路基变形的影响分析

为了探究基坑开挖对邻近道路路基变形的影响,依托软土地区某典型基坑工程,采用大型通用有限元数值分析软件ABAQUS对此开挖工程进行建模,研究基坑开挖时的不同开挖深度和不同支护系统对路基变形的影响,并对比不同工况下路基表面的沉降量和水平位移值。分析结果表明:随着开挖深度的增加,路基顶面竖向变形量和路基边坡水平变形量都随之增加;同一开挖深度、同一支护系统下路面的水平位移受与基坑水平距离的影响相对较小。因此基坑开挖过程中应减少每次开挖的深度,避免对路基影响过大。研究成果可为类似基坑开挖工程设计提供计算依据,推进基坑开挖对道路影响的研究。     

交通荷载作用下煤矸石路基变形响应特性分析

交通荷载作用下路基变形是道路工程主要研究问题。对煤矸石填料进行动三轴试验,研究了煤矸石填料变形特性与累积振次、动荷载幅值的变化规律,并依据交通荷载动力特性,对交通荷载作用下路基变形响应进行数值模拟。试验和数值模拟结果表明:煤矸石填料变形随累积振次增加而增长,前期增长速度较快,后期增长速度缓慢且变形值逐渐趋于定值;相同振次条件下,变形随动荷载幅值增加而增长;车辆正下方路基沉降位移随路基深度增加而减小,但减小速率逐渐降低,沉降曲线在深度6 m左右出现明显拐点,表明交通荷载影响深度为6 m左右;路基沉降随行车速度增加而增长,这为道路路基设计提供了依据。     

重复荷载作用下砂土永久变形预估模型

为预估路基的永久变形,在万能材料试验机上对砂土进行了重复加载动三轴试验,得到了砂土永久变形的发展曲线,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式,并对回归公式进行了可靠性分析。当荷载作用次数为10000次时,现有路基土永久变形模型预估结果与试验结果相对误差最小为52%,最大高达376%;而系数与含水量和回弹模量之间的回归公式相关系数最小值为0·31,平均值为0·41,大于临界值0·28,试验曲线与理论曲线相关系数大于0·99。分析结果表明:建立的砂土永久变形预估公式可靠性较高,而现有预估模型不适用于砂土。     

复合土工膜封闭特殊土路基动态性能模型试验研究

为了分析复合土工膜封闭基床底层特殊土对有砟轨道特殊土路基的保护效果,建立了2组有砟轨道特殊土路基足尺试验模型,研究了在有无复合土工膜封闭特殊土基床底层的条件下,浸水前后有砟轨道特殊土路基试验模型的动态性能.试验结果表明:在同等加载频率和等级条件下,浸水后无布组试验模型振动状态比有布组更剧烈;在未浸水循环动力荷载作用下,当加载次数达到8万次后,有布组和无布组试验模型累积变形均逐渐趋于稳定;在浸水循环动力荷载作用下,无布组累积变形持续增大,而有布组累积变形逐渐趋于稳定,当加载140万次后,无布组基床底层顶面特殊土含水量和地基系数K30值分别增加了41%和降低了39%,有布组基本无变化;采用复合土工膜封闭特殊土基床底层,可有效阻截地表水下渗,防止基床底层特殊土填料浸水软化,使有砟轨道特殊土路基在循环荷载作用下具有良好的长期动力稳定性.     

考虑时间间歇效应的粉土动力特性

列车荷载是揭示路基真实动力响应特性的前提，以往的动三轴试验将列车荷载视为连续动荷载，忽略了追踪列车间隔时间对路基土体动力特性的影响. 利用室内动三轴仪对粉土开展了连续加载和间歇加载（连续加载与间歇交替循环）的动三轴试验，分析了两种加载方式下粉土超孔隙水压力、回弹模量、累积塑性应变等的发展规律. 研究结果表明:持续动荷载作用下累积的超孔隙水压力在间歇阶段会发生消散，轴向应变在间歇阶段得到一定程度恢复，进而提高了试样抵抗变形的能力；室内动三轴试验忽略间歇效应将高估列车动荷载作用下试样超孔压和塑性应变的累积量及发生破坏的可能性；间歇加载下试样的永久变形行为可依据安定理论划分为塑性安定、塑性蠕变和增量破坏.      

车辆动载下路基土竖向动应力及扩散规律

推导了车辆动载作用下路基土中竖向动应力的求解方法,提出用速度系数来表征车辆动载下路基顶面产生的竖向动应力与车辆运行速度的关系,并模拟试验确定了速度系数的取值为0.105.原位监测试验表明:车辆动载在路基顶面产生的竖向动应力值约为0 ～16 kPa,大小与车辆载重及运行速度等因素有关.计算分析了5种类型车辆动载下路基土中...     

重复加载下路基填土的临界动应力和永久变形初探

本文针对路基填土在列车荷载重复作用下产生永久变形的问题，利用动三轴试验，研究了重复加载条件下，土体的临界动应力和永久应变随加载次数、加载频率和周围压力变化的规律，对高速铁路和重载铁路路基设计有重要的参考价值．     

高速铁路低路基桩网结构土工格栅动力特性

采用ABAQUS软件建立了低路基桩网结构的动力有限元模型,通过实测数据验证模型的合理性,分析了列车动荷载-土工格栅-桩-土之间的相互作用机理,研究了动荷载作用下土工格栅受力与变形规律。研究结果表明:沿线路纵向,车载作用前,桩顶土工格栅竖向变形后形状为倒"U"形,竖向变形约为2.27mm,桩顶土工格栅的拉力分布呈"M"形,桩间土工格栅的拉力分布呈倒"V"形;车载作用后,桩顶土工格栅竖向变形增量约为0.10mm,大于桩间土工格栅变形,桩顶土工格栅动位移大于桩间土工格栅动位移,桩顶边缘土工格栅拉力增量最大,桩顶中心土工格栅拉力增量较小,桩间土工格栅拉力增量最小,四桩间土工格栅拉力增量大于两桩间土工格栅拉力增量;沿路基横断面,车载作用前,路基中心土工格栅竖向变形约为12.0mm,车载作用后,格栅竖向变形的增量从路基中心至坡脚逐步减小,其竖向变形增量约为0.47mm;桩顶和桩间土工格栅动位移和动拉力整体分布规律相似,从路基中心到坡脚呈递减规律,坡脚处土工格栅动拉力为负;横断面土工格栅竖向变形增量和最大动拉力均大于线路纵向土工格栅。     

新疆砾石土低路堤动力特性

以新疆三岔口-莎车高速公路为依托, 基于标准轴载作用下单轮影响范围内的1∶1路基模型试验, 分析了车辆荷载下低路堤的动力特性; 考虑了绿洲区地基在服役期间不同的含水率状态, 根据一般道路设计标准, 将低路堤道路结构分为面层、基层、路基与地基四部分, 模拟了低路堤在不同荷载作用下的动力特性, 研究了动载峰值、频率与重复作用次数对低路堤动力特性的影响。研究结果表明: 不同加载方式下的竖向应力均随路基深度增大而迅速减小, 应力在距路基顶面0.8 m深度处均衰减了69.2%;静载和短时动载作用下各深度处的应力随荷载呈线性变化趋势, 应变则呈非线性变化趋势; 由于不同土层模量的差异, 使得应变在路基与地基中出现了明显的分层现象; 地基含水率的变化对低路堤动力特性的影响非常明显, 当地基含水率从18%增大到28%时, 地基顶面处的应变增大了1.8倍; 短时动载频率的增大对应力和应变的影响都很小, 当动载频率由1 Hz增大到5 Hz时, 路基与地基顶面处的应力分别减小了7%和9%;当静载、短时动载和长时动载的峰值为50 kN时, 短时动载峰值作用下路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的79%~95%和75%~95%, 而长时动载引起的路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的1.0~1.1倍和1.9~3.3倍。      

沥青路面土基永久变形预测

首先简要综述了车辆循环荷载下柔性路面路基变形的研究现状;然后,基于南非重车加载试验数据建立了一个简单的计算模型来预测柔性路面路基的永久变形量．该模型可以全面考虑路基材料特性、路基土在车辆荷载作用下的应力应变状况和荷载作用次数;最后,以一个柔性路面为例,应用该模型对循环荷载下的路基变形发展进行了预估。     

交通荷载作用下软土路基残余变形的研究

通过对单个交通荷载作用下路面结构体系的数值模拟,计算了路基中竖向动应力的变化,并采用室内动三轴试验研究了软土地基在循环荷载作用下累积变形的规律;通过对以上两项研究的结合,建立了交通荷载作用下软土地基残余变形的计算方法,并计算了不同类型的交通荷载引起的软土路基的残余变形量.     

交通荷载作用下低路堤累计永久变形试验研究

采用低路堤高速公路设计方案时,交通荷载会对路基的应力和变形产生较大的影响。文章通过破坏轴向应力试验与累积永久应变试验,模拟了交通荷载对路基的循环作用,研究了不同频率、不同围压、不同应力水平下交通荷载引起的路基变形特征,提出交通荷载作用下低路堤产生沉降的主要因素,供低路堤的设计和处理参考。     

冲压荷载下水泥路面土基的变形及应力分析

通过建立有限元模型,采用瞬态动力学加载方法,模拟冲击压路机破裂稳固旧水泥混凝土路面的冲压效果,探讨冲压荷载作用下土基中的应力传递规律和沉降变形．结果表明：在土基顶面以下5 m深度处由冲压荷载引起的土基竖向应力和位移均接近于0,冲压荷载的影响深度不超过5 m;冲压荷载作用下路基的工作区为2．25 m深度范围内,埋深超过2．25 m的构造物理论上不受冲压荷载的影响．     

拼接工况下路基的参数反演与沉降特性

应用路基和土基的Duncan-Chang模型,选用拼接路基顶面的最大沉降量作为目标函数,研究了路基拼接工况下模型的灵敏度函数和最敏感参数,使用实体工程中沉降板的检测数据进行了参数反演,并根据反算参数计算了铺筑路面结构层引起的路基顶面差异沉降。研究结果表明:拼接工况下,路基E-B模型对模量指数n最敏感,模量系数kE也有较大影响;土基E-B模型对破坏比Rf最敏感,kE和n也有较大影响;埋设在土基顶面和路堤中层的沉降板检测数据可用来反算土基和路基Duncan-Chang模型的最敏感参数;拼接路基表面的工后沉降计算曲线与类似工程实测沉降曲线具有较高的相似性,采用反算参数的数值仿真可以描述拼接工况下路基的沉降特征。     

双绞合钢丝网加筋涵洞位置的沉降变形特性分析

结合某城市道路路基施工工程实例,采用双绞合路面加筋网对涵洞位置进行加筋处理,对不同的加筋方案路基路面的沉降变形特性进行数值模拟分析。结果表明：双绞合钢丝网相比于其他土工加筋的材料具有较大优势,提高了路基的抗差异沉降能力;增加钢丝网层数,抵抗差异沉降效果不明显,单层加筋网长度为3m时,可满足设计要求;沉降曲线表明,在涵洞外侧、涵洞上方和水稳基础顶面同时布单层钢丝网条件下路面顶面沉降值最小。     

路基顶面铺设不同土工合成材料对路面结构的影响试验分析

为了寻求在路基顶面铺设何种土工合成材料,能够获得最好的物理力学效果,进行了室内加载模拟试验;根据试验结果,为确定沈大高速公路改扩建工程在路基顶面下20cm处铺设钢丝纤维网--钢塑土工隔栅设计,提供了可靠的科学依据.