【摘要】：低路堤在國外發(fā)達國家已經(jīng)普遍采用,在國內(nèi)部分地形較為平坦區(qū)域也進行了嘗試。低路堤在設(shè)計方面有減少土地占用率,節(jié)約土石方,降低工程規(guī)模,節(jié)省投資,與周圍景觀協(xié)調(diào)等優(yōu)點。新疆維吾爾自治區(qū)位于我國西北邊陲區(qū),在公路建設(shè)迅速發(fā)展的同時,影響自然生態(tài)環(huán)境、占用土地耕地等問題逐漸凸顯,特別在高等級、高標準的干線公路建設(shè)中,高路堤所占比例還是很大,對原有植被和水系破壞很嚴重,引發(fā)水土流失及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。因此合理設(shè)計路堤高度,減少建設(shè)用地規(guī)模,保護自然環(huán)境,實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展變得具有重大意義。新疆綠洲-荒漠地區(qū)由于其特殊的地理環(huán)境,設(shè)計公路時可以普遍采用低路堤。而低路堤高度的確定是低路堤設(shè)計需要解決的關(guān)鍵性技術(shù)。目前新疆綠洲-荒漠地區(qū)干線公路高度設(shè)計方面仍存在著一些不合理現(xiàn)象。新疆綠洲-荒漠地區(qū)在三級自然區(qū)劃的劃分下,由于不同的地理環(huán)境,路堤設(shè)計高度方面有很大區(qū)別。因此,有必要針對綠洲荒漠區(qū)低路堤合理高度進行研究。找到在技術(shù)方面和地理環(huán)境方面影響路堤高度的主要因素。本文依托《新疆綠洲-荒漠地區(qū)干線公路路基合理高度研究》項目,通過現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬,對三莎高速公路砂礫土低路堤進行有限元模擬,針對不同路堤高度、不同基層厚度、不同基層彈性模量、不同面層厚度、不同面層彈性模量進行了低路堤工程特性分析。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)本文根據(jù)現(xiàn)場資料收集分析,總結(jié)出新疆綠洲-荒漠區(qū)內(nèi)的三級自然區(qū)劃下各區(qū)的干線公路的路堤災(zāi)害、典型路段地質(zhì)狀況、路基填土高度范圍、路基存在問題及解決辦法。(2)本文將綠洲-荒漠區(qū)按路基類型分類,分為沙漠區(qū)、戈壁區(qū)、平原區(qū);分析了沙漠區(qū)、戈壁區(qū)、平原區(qū)干線公路路堤合理高度范圍以及影響路堤高度的主控因素;并且針對沙漠區(qū)獨特的地理環(huán)境,提出在塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古塔沙漠邊緣和腹地風(fēng)積沙豐富的地區(qū),利用風(fēng)積沙修筑路基,并根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對風(fēng)積沙定性分析,判斷是否可以做路基填料。(3)本文基于新疆綠洲-荒漠地區(qū)三岔口-莎車高速公路砂礫土路段,運用ABAQUS有限元軟件,建立車輛荷載對砂礫土低路堤作用有限元模型,分析了不同路堤高度、不同基層厚度、不同基層模量、不同面層厚度、不同面層模量五種工況下的低路堤工程特性。(4)本文對不同工況時路基動應(yīng)力與路基深度的關(guān)系進行有限元分析,對不同路基深度時路基動應(yīng)力與路堤高度、面層厚度、面層模量、基層厚度、基層模量之間的關(guān)系進行有限元分析,得出降低路堤高度的技術(shù)措施。(5)本文通過有限元分析得到面層厚度、面層模量、基層厚度、基層模量對路基工作深度的影響,以及路堤高度與路基工作深度之間的關(guān)系,從而得出降低路堤高度的方法。(6)本文通過現(xiàn)場路基動應(yīng)力實測試驗對第三章有限元模型進行驗證,得到現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與有限元模型計算結(jié)果對比曲線,證明有限元計算值與現(xiàn)場實測值大體上相符,誤差在10%以內(nèi),并對誤差進行分析。
【圖文】：

.2.1 低路堤在高速公路中的應(yīng)用在一些發(fā)達的外國國家，如美國、德國、法國、日本等，低路基設(shè)計早已廣泛應(yīng)高速公路的建設(shè)中，，路基的平均高度普遍在 0.5m～1.0m 之間�？v斷面設(shè)計隨著地升降起伏，避免了人為的大面積填筑和開挖。例如美國高速公路大部分都是貼地設(shè)計斷面設(shè)計順應(yīng)地形，隨地勢起伏而升降，這樣設(shè)計的優(yōu)點既可以減少土地占用率，以與周圍自然環(huán)境很好的結(jié)合，其中下圖左側(cè)為美國某條高速公路照片；荷蘭的高路全部應(yīng)用了低路堤設(shè)計，除在橋梁的接線處外，路堤的高度普遍都在 1m 以內(nèi)。等國家的高速公路路基根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩項l件大部分都設(shè)計成平的，路面與周圍地面程大體一致，所以路堤修筑時土石方所需要的工程量很小，路堤的兩側(cè)也沒有了取形成的坑，野生的動物可以很方便的通過馬路，如圖 1.1 所示；在島國日本，因為家土地面積小，國土資源的有效利用受到限制，又具有高密度的人口，所以在高速建設(shè)時的路基都比較低，以此來降低土地資源的占用率。在國外的平原地帶的高速的路基高度在 2m 以內(nèi)，一般路基的高度在 1m 以內(nèi)。

是由于新疆特殊的地理環(huán)境、地質(zhì)情況，并且當(dāng)?shù)厝藛T稀少，地域質(zhì)情況有較大差別，交通又具有混合的特殊性，因此，在設(shè)計高速公下兩個方面出發(fā)，一方面要參考公路的行車標準，另一方面又要顧行的問題，這樣就必須要設(shè)計專門用于農(nóng)用機械和人員通行的通道基時就無法避免大面積的填筑和開挖。由此看來在設(shè)計低路堤時就并，并增加通道的繞行，而且有必要應(yīng)用一些工程技術(shù)方法來降低應(yīng)的工程費用就會增加。所以說路堤不是越低越節(jié)約造價。某一路段路堤填筑高度與工程造價的關(guān)系圖 1.2[1]分析出：工程造物曲線變化的，分為兩個階段，前半段隨著路堤增加工程造價降低高造價增加，由這個曲線得出路堤高度和工程造價沒有比例關(guān)系。會隨著路堤高度的降低而降低，但是路堤高度降低到一定程度時，，所增加的費用有線外的工程、支線的上跨、地基的處理等多個方筑高度有一個合理的范圍，填筑高度范圍之外的建設(shè)成本會相應(yīng)變
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U416.12

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本文編號：2696275