沿河公路路基缺口形成机制

沿河路基缺口是河道水流冲刷、淹没浸泡、冲击磨蚀联合作用削弱路基结构抗灾能力和稳定性的结果.根据路基缺口水毁的宏观表象和失稳力学模式,将沿河路基缺口类型概化为滑动失稳型、倾倒失稳型和坠落失稳型3类,进一步将3类路基缺口的形成机制分别概括为水动力荷载作用下路基结构的压剪断裂、拉裂倾倒和拉剪断裂导致的突发性动力失稳机制.路基岩土体抗冲失能力、抗拉强度和抗剪强度是体现路基抵抗缺口破坏的关键参数.将沿河路基外侧边坡在洪水作用下发生缺口概化为冲失→冲失槽→坍塌缺口的3阶段宏观演绎过程,差异冲失累积是关键,悬空路基断裂失稳是核心.     

渗透-浸泡耦合作用下沿河路基沉陷机制

路基沉陷是公路水毁主要类型之一,河水位的周期性涨落以及路基土体长时间遭受河水浸泡软化是诱发沿河公路路基沉陷的主要诱因。基于非饱和土体吸水渗透理论和简化路基模型,运用瑞典圆弧法建立了路基动态稳定系数计算式。实例分析表明,当土质路基受到河水渗透-浸泡耦合作用时,路基整体稳定性随时间逐渐降低,并可能发生沉陷破坏。研究成果对于提升路基沉陷水毁机制认识水平有积极意义。     

公路水毁冲失段的交通应急通行快速修复设计

针对路基水毁冲失段公路交通应急通行迫切需求,研发了应急锚拉框架结构新技术。在介绍应急锚拉框架结构组成的基础上,采用超静定结构力学和极限平衡理论,建立了应急锚拉框架结构框架横梁的内力、锚固钢绳拉力、斜支撑结构内力的计算方法。凉山金阳公路修复工程的应用表明:所建成的路基水毁冲失段应急锚拉框架结构安全可靠、实用性较强,可满足交通应急通行的快速恢复交通需求。     

碎石土路基强夯加固后土体性能计算模型研究及应用

为了研究碎石土路基强夯后的土体性能变化情况,分析了强夯法动力压实挤密路基土体的力学机理,结合碎石土路基物理力学性质和强夯碎石土土体的动力特性,采用理论推导的方法,建立了强夯后土体的沉降计算式,并由此推导出强夯后土体的孔隙比、变形模量、内摩擦角和承载力计算模型,解决了强夯后碎石土路基土体性能评价理论计算的问题,将计算模型用于工程实践,取得了一定的指导效果。     

高速铁路试验段软基处理效果研究

提高软基处理质量是保证路基在施工和运营过程中不发生过大沉降的关键。工程实践的观测资料和理论计算结果是评价软基处理效果的手段。从有效应力路径、微观土体单元力学分析和宏观路基变形分析三方面分析了真空-堆载联合预压法处理软基土体的固结过程;利用京沪高速铁路试验段实测数据和室内试验数据进行计算分析,运用工后沉降、平均固结度以及沉降速率三项指标对软基处理效果进行了评价,提出了缩短施工周期的建议,以供类似工程参考。     

中美欧规范浅基础抗冲切承载力对比研究

浅基础结构冲切的受力机理复杂,世界各国规范中基础冲切验算的临界边界、影响因素、计算方法等都有较大差异。针对浅基础抗冲切的设计要求,该文对比研究中美欧3种规范,并结合简化算例对3种规范的冲切承载力进行了量化对比。结果表明:各国均认为混凝土抗拉强度是基础抗冲切承载力的主要控制因素,但在临界截面的位置和纵筋的贡献等方面存在差异。     

山区沿河公路路基洪水毁损过程及机理研究

洪水毁损路基是汛期山区沿河公路的常见病害形式,是河流洪水与公路结构之间相互作用、耦合对抗的表象.以大量山区沿河公路路基洪水毁损的实例为基础,根据山区沿河公路路基洪水毁损的宏观表象,将山区沿河公路路基洪水毁损的过程概化为三个阶段,即洪水对路基的劣化、弱化阶段;路基变形、下沉、潜在破坏面形成阶段;路基毁损破坏阶段.论述了山区沿河公路路基洪水毁损每个阶段的物理特征,指出了各阶段力学分析可采用的基础力学原理.从流固耦合动力学的角度,论述了山区沿河公路路基洪水毁损的机理,认为山区沿河公路路基洪水毁损属于一种被动洪水毁损过程,山区沿河公路路基抗冲蚀能力是该过程的关键控制因素.     

高寒高海拔沙漠公路排水系统综合设计研究

柴达木沙漠具有高寒气候、生态脆弱、盐渍土及风积沙普遍存在、戈壁滩分布广泛等特点,公路路基填料抗水流冲蚀能力差,属水毁频发区域。为减轻公路水毁危害,通过研究6条代表性公路的水毁治理工程及设计文件发现:(1)路基水毁主要为4种形式,即边坡冲刷(溃坡、滑塌、护坡水毁)、沿河水毁、路基冲毁、泥石流及泥沙上路;(2)公路设计应首先满足高寒气候、盐渍土地区、风积沙地段特殊的设计要求,在保证路基稳定的前提下,进行排水体系设计;(3)体现排水系统综合设计理念,注重桥涵构造物、地表排水构造物、路基防护加固工程的配合设计。根据上述3条原则,最终编制完成《高寒高海拔沙漠公路排水体系设计指南》。指南由基本规定、"非产流区"设计流量计算、桥涵构造物、地表排水构造物、路基防护加固工程、路面内部排水、路界地下排水、排水体系设计等8个部分组成,汇总整理了近年最新的技术成果,可以指导该区域公路排水设计。     

山区河湾路基边坡颗粒起动条件与抗冲刷坡度计算

根据山区河湾路基边坡冲刷特点,建立路基边坡上填料单颗粒三维受力模式,对凹岸路基路边坡填料颗粒冲刷起动的基本条件进行理论推导。通过算例结果分析,探讨不同水流近底流速条件下的凹岸路基边坡抗冲稳定坡度。     

考虑流固相互作用的加筋土路基力学行为研究

分析了在考虑土体中流体与土体相互作用情况下加筋土路基的力学行为,先利用Biot固结理论说明了土体中流体与土体相互作用的机理,再通过数值计算比较在考虑流固相互作用及不考虑流固相互作用两种情况下,路基的侧向位移、沉降、土体中应力变化及筋材的应变等特点,并与试验路的测试数据相比较,结果表明,考虑流固相互作用的分析与实际情况更相吻合。所以,在今后的加筋土路基的力学行为分析中,应计入流固相互作用的影响,研究成果对加筋土路基的工程实际有一定的指导作用。     

基于数值模拟的木拱廊桥洪水响应分析

近年来,木拱廊桥抗洪防灾方面的研究多基于水毁案例的经验总结来提出宏观维护策略,缺乏对于洪水荷载与廊桥结构受力的量化分析。因此,提出了基于计算流体动力学(CFD)与有限元方法的木拱廊桥抗洪安全性能分析方法,研究不同洪水频率下的荷载分布规律,并对桥体拱架的洪水响应及结构安全进行量化评估,为木拱廊桥预防洪水和安全监控提供参考依据。结果表明:受洪水荷载的作用,杆件上的水平力沿水深方向呈线性分布,竖向力呈均匀分布;主拱结构产生形变,迎水面向河内挤压,背水面向两岸拉伸,上部结构朝水流方向倾斜;主拱上背水面的端平苗受拉力作用,易脱开节点导致桥面塌落,基础的摩擦系数和土体抗剪性能决定了支座的稳定,是影响廊桥整体结构抗洪安全性能的关键因素。     

沿河路基局部冲刷深度计算研究

在对沿河路基局部冲刷影响因素如水流条件、河床沙条件和河流几何边界条件等进行分析的基础上，通过野外模型试验，观测了河流各断面的水深、流速、护墙的冲刷深度和冲刷的发展过程及护墙附近的水流形态。针对弯道凹岸沿河路基的冲刷，对比分析了已有的局部冲刷深度计算公式，采用量纲分析和多元线性回归的方法，建立了设置护墙后的沿河路基弯道凹岸局部最大冲刷深度的计算公式。依托模型试验，对护坦的减冲作用进行了定量分析；根据试验观测结果，采用回归分析方法，得到了设置护坦后的路基局部最大冲刷深度的计算公式。研究成果可供在确定路基冲刷防护工程结构形式和基础埋深时参考。     

路堤下伏溶洞受力模式和变形破坏的数值模拟

为进一步揭示溶洞的受力模式和变形破坏过程,根据勘察结果建立考虑地层分布、溶洞形状、溶洞位置等因素的模型,模拟路堤分层填筑的过程,采用力法、强度折减法分析溶洞受力模式及其对破坏的影响。通过预埋钻孔多点位移计监测路堤填筑过程中溶洞及其上覆土层的变形破坏过程,并建立数值模型重现其破坏过程。根据应力状态和Hoek-Brown强度包络线,将破坏形式划分为张拉破坏、拉伸剪切破坏和压缩剪切破坏,并分析顶板倾角和洞穴形状对破坏形式、变形及稳定性的影响。基于抗弯理论,推导路堤容许填筑高度的解析解,并根据地应力和拱效应进行修正。结果表明：弯拉应力在拱效应和地应力的挤压作用下减弱,导致溶洞顶板进入剪切塑性状态,而非拉伸塑性状态;由于未能考虑拱效应和地应力的挤压作用,以往按照简支梁假设计算的弯拉应力结果偏大;矩形溶洞的顶板受力状态以拉剪为主,而椭圆形溶洞的顶板由于拱效应受力状态主要为压剪,实际形状溶洞的稳定性介于二者之间;顶板倾角（25°以内）对变形和稳定性影响不明显,但溶洞顶板的受力模式由压剪变为拉剪;为防止岩溶失稳,应控制路堤填筑高度,但现行规范中厚跨比大于0.8的规定过于保守,抗弯估算法优于厚跨比评价法,但仍偏保守,考虑地应力和拱效应的修正抗弯估算法最接近工程实际和数值计算结果。     

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响研究

混合土广泛分布在四川西部地区,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注的问题。为此,针对不同坡高的十处崩坡积混合土作为研究对象,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,基于大型直剪切试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素。     

饱和软土三轴剪切特性与微观结构关系试验

天然土体均具有一定的物质组成和内部结构,因而表现出不同的工程特性。为探求软土在剪切变形过程中微观结构的演化规律,研究土体的宏观物理力学性质与微观结构之间的相互关系,对珠江三角洲饱和软土进行真三轴剪切试验和核磁共振试验,获取不同剪切速率条件下不同应变阶段的软土力学响应特征和孔隙微观结构参数。试验结果表明：三轴试验前后软土的孔径均主要集中在1～20 μm区间,经三轴剪切试验后软土的微观结构及其参数均发生了不同程度的变化,如平均孔隙半径减小,孔隙率降低,含水率减少。在剪切过程中,软土的剪切变形存在一个应变阈值（竖向应变4%～5%）,当竖向应变小于应变阈值时,软土的小孔隙的百分数随应变增大而减小,中、大孔隙百分数随应变增加而增加;当竖向应变大于阈值后,孔隙分布随应变的变化趋势则反之。软土的微观结构形态及其微观结构参数变化受剪切速率和土的应变值这2个因素影响较明显;孔隙形状参数（S/V）随土的应力状态（广义剪应力q和应变ε_s）有规律变化。此外,从微观结构层次和分子动力学角度揭示了软土剪切力学行为,软土剪切过程实质是土微（细）观结构不断自我调整的过程,土体的受力变形在微观上主要表现为孔隙大小和形状的变化。     

山区沿河路基河湾凹岸的护坦防护

针对山区沿河路基河湾凹岸的护坦防护机理及防护效果进行了研究,指出护坦顶面应低于河床面,其减冲防护效果与护坦宽度BH有关,提出凹岸护坦防护的设计原则和设计计算方法。通过工程实际应用,证明河湾凹岸路基冲刷防护采用护坦基脚式挡土墙或护坦式基脚护坡是一种经济有效、易行的浅基防护型式。     

路基回弹模量对沥青路面结构受力的影响

针对不同的路基回弹模量,采用BISAR3.0路面应力计算程序,分析了路表弯沉、面层内剪应力与压应力、基层底拉应力等沥青路面结构受力参数伴随路基回弹模量变化的趋势。分析结果表明:路基回弹模量对路表弯沉和基层底拉应力影响比较大,对面层剪应力和压应力影响较小,较高的路基回弹模量可有效提高路面的结构承载力和疲劳寿命,改善路面使用性能。     

洪水作用下受锚土质边坡稳定可靠性分析

为研究洪水对路基高陡土质边坡稳定性的影响,通过现场统计、理论推导和工程试验,构建受锚土质边坡的6种破坏模式,得到洪水作用下受锚土质边坡的失效模式、锚固结构的蠕变模型和时效可靠度解析式。以土体抗剪强度指标为基本随机变量,通过一次二阶矩法,得到考虑时间效应的受锚边坡系统可靠度指标的理论解析式。算例显示:可靠度指标随时间延续具有显著的指数衰减特征,在洪水作用早期时效可靠度指标变化非常明显;随着锚固力增加,时效可靠度指标增加,随着地下水渗透有效应力增加,抗剪强度指标提高,边坡时效可靠度指标增加。     

桥梁防洪计算机系统的建设与应用

由于桥梁的修建减少河道的行洪面积,造成河道水位雍高,对河道防洪产生巨大的影响;同时洪灾冲毁桥梁的事故时有发生,造成了巨大的人员伤亡和财产损失,所以建立桥梁防洪系统十分重要。该文首先介绍桥梁防洪实时预报计算机系统的组成,然后应用此系统对某铁路桥梁在泄洪时的水位进行了实时预警,该系统提高了桥梁防洪预警的及时性和准确性。