隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,交通運(yùn)輸行業(yè)也迎來了機(jī)遇與挑戰(zhàn),雖然國(guó)家不斷加大對(duì)高等級(jí)公路及城市道路的建設(shè)力度,但路網(wǎng)中較低等級(jí)的道路已經(jīng)無法滿足現(xiàn)如今日益增長(zhǎng)的交通需求。對(duì)現(xiàn)有低等級(jí)道路進(jìn)行改建拓寬,是解決高速公路擁擠問題的最佳解決方案。高速公路改擴(kuò)建工程作為近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,在各個(gè)方面都存在一些工程難點(diǎn),其控制新舊路基差異沉降更是一直難以解決的問題,本文依托高青至廣饒高速公路部分路段加寬工程,對(duì)新舊路基差異沉降問題展開了深入的研究,獲得了一些有價(jià)值的結(jié)論。(1)從路基沉降計(jì)算理論入手,基于土體孔隙介質(zhì)特性探討了影響路基沉降的因素,并在經(jīng)典分層總和沉降法基礎(chǔ)上引入了路基側(cè)向變形這一計(jì)算變量,通過查閱相關(guān)側(cè)向變形文獻(xiàn),將路基邊坡對(duì)路基側(cè)向變形的作用等效為被動(dòng)土壓力,建立了考慮側(cè)向變形的路基沉降計(jì)算模型,修正了傳統(tǒng)計(jì)算方法,通過與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析,計(jì)算曲線與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)沉降曲線吻合,驗(yàn)證了該修正方法的合理性。(2)通過建立新舊路基地質(zhì)力學(xué)模型,分別研究了土工格柵、碎石樁和CFG樁的加固效果。模型試驗(yàn)結(jié)果表明:在常規(guī)新舊路基模型中新路基路面沉降較大,新舊路基搭接部差異沉降明顯,在極限荷載下,路基失穩(wěn)模式表現(xiàn)新填路基產(chǎn)生滑移面,部分路基產(chǎn)生滑移;土工格柵加固路基可以有效限制新填路基側(cè)向變形,在一定程度上減少了路面沉降,路基與土工格柵組成加筋土提高了路基的抗剪強(qiáng)度,在相同加載條件下,路基極限荷載比常規(guī)路基提高較大;碎石樁雖可以將部分荷載傳遞到路基深部,但在路基加載過程中產(chǎn)生了擴(kuò)孔現(xiàn)象,碎石樁擴(kuò)孔增加了新填路基的側(cè)向變形,沒有達(dá)到控制路面沉降的作用,路基失穩(wěn)模式與常規(guī)路基相同,對(duì)新填路基加固效果較差;CFG樁既可以將路面荷載傳遞到路基深部,又因土拱效應(yīng)有效限制新填路基的側(cè)向變形,對(duì)路基加固作用和控制差異沉降效果最好。通過對(duì)模型試驗(yàn)中路基豎向沉降及側(cè)向變形的分析,驗(yàn)證了理論分析中側(cè)向變形對(duì)路基沉降的影響,確定了修正計(jì)算方法的合理性。(3)模型試驗(yàn)受試驗(yàn)條件和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的限制,無法全面的對(duì)每個(gè)工況進(jìn)行更進(jìn)一步的研究,為了更加深入的研究不同結(jié)構(gòu)物的加固效果,利用ABAQUS對(duì)不同加固方式進(jìn)行數(shù)值模擬分析。模擬結(jié)果表明:土工格柵在路基邊坡坡腰位置加固效果最好,在坡腳和坡頂位置加固效果相對(duì)較弱;CFG加固形式模擬了兩種樁長(zhǎng)的工況,結(jié)果表明長(zhǎng)樁可以有效控制新填路基的失穩(wěn),提高其穩(wěn)定性,通過分析樁的受力變形情況,分析了 CFG樁的作用機(jī)理。數(shù)值模擬提取了更多的路基模型不同位置的變形數(shù)據(jù),對(duì)路基模型的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律有了更加直觀具體的認(rèn)識(shí)。本文通過數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬三種研究手段,研究分析了高速公路改擴(kuò)建工程中新舊路基差異沉降問題及不同加固技術(shù)的加固機(jī)理和加固效果,補(bǔ)充完善高速公路改擴(kuò)建領(lǐng)域相關(guān)研究,相關(guān)研究基礎(chǔ)和研究成果能夠?yàn)楦咚俟犯臄U(kuò)建工程提供一定的參考。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U416.1
【部分圖文】：

模型和結(jié)構(gòu)物之間各部分的應(yīng)力應(yīng)變情況。??１．３．２技術(shù)路線圖??本文總體研宄路線如圖１－２所示。??ｋ理論分析模型試驗(yàn)Ｊ?１｜?（數(shù)值樹以ｊ??????、???????－?—?—??????，＿＿?［?１?［?舊路基差異沉降ｇ?Ｉ?［?ｆ新舊路基差異沉降０?）??丨新舊路，瓜ｐ規(guī)律理｜?｜?〔律及加固模型試驗(yàn)ｊ丨?｜丨律及加固數(shù)值模擬ｊ?ｉ??新?｜?ｖ＿＿＾＿／＇?Ｉ?＿?！?＇?ｎ?乂?｜?一?｜?＇?Ｉ??１?�。�?！?！?！??１１１沉關(guān)正原理ｊ?ｉｉｉ?＾?！?ｊ！?１１、…二ｒ?—」ｊ??沉Ｉ?！?１?Ｉ?ｌ釀基沉降變化ｊ?！?５?！?Ｌ?數(shù)姓Ｊ?Ｉ??降?｜?二?｜?變?ｉ?｜?￣１—Ｔ?１?ｊ?況?Ｉ?｜?ｊ?１?＾??規(guī)－＞Ｊ?分考?�。撸�?形—｜—？的一？！???ｆｆｉ?＾??律丨Ｓ?１｜２?１常土５？（：｜＿丨常工?Ｆｌ??及Ｓｌｆ１規(guī)工嘗ＦｌＪ１規(guī)?格?Ｇ??加路格路?棚?樁??固１?Ｓ?ｉ?Ｉ?ｆ?１基棚?Ｓ?粧Ｉ?ｉｆ?１基?加?加??ｇ?Ｉ?ｍ?形丨５?ｉ工加２抽丨Ｊ?ｉ工固固１??術(shù)?｜?＾ｉ￣＾?ｉ?Ｓ?｜?況固固?ｉ?Ｉ?｜?況?Ｊ?｜?！??５?！?１?！?Ｌｊ?！?＇Ｖ?－ｒ．ｖ?—?！?ｉ?！??艽?ｉ?于修正的分層沉ｒ＾ｉ?Ｉ?ｉ?ｒ?Ｉ?ｉ，?１?、ｉ???Ｉ?ｌ法的路基沉降結(jié)果ｙｌ?ｊ?Ｉ?ｊ?Ｉ?ｉ?Ｉ丨模擬結(jié)果對(duì)比分析｜?｜???？?、?ｊ?？????／?－?

假設(shè)壓縮穩(wěn)定后計(jì)算模型的高度為好，計(jì)算模型孔隙比為則此時(shí)計(jì)算模型??的壓縮量計(jì)算公式為：於／／－／／’，孔隙體積變?yōu)椋澹玻疲�，而總體積Ｆ２＝Ｆｖ＋Ｆｓ＝（ｌ＋ｅ２；）Ｆｓ，??如圖２－ｌｂ所示。于是由于壓力增量Ｐ的作用引起的單位體積土體的體積變化計(jì)??算式為（２－１）：??Ｖｌ￣Ｖ２?＾＿?（ｌ＋ｅｉ）ＶＳ－（］＋ｅ２）ＶＳ?（２－１）??Ｋ?〇?＋?ｅ，ｙｓ?￣?ｌ＋ｅ，??Ｐ．?宜由?Ｐ２＝Ｐｉ＋ＡＰ??高度?，?體積?１?＇?ｒ?Ｉ?Ｉ?－?１１１１???—￣????????ｒ?ａｓ?ｆ?．?．ｖ?．，體積??孔隙?ｅｌＶｓ?孔隙?ｉｓ??ｉ＿?ＩＭｉ??（ａ）?（ｂ）??圖２－１試樣壓縮前后的情況??在此計(jì)算模型條件下不考慮側(cè)向作用，附加荷載壓縮前后計(jì)算模型面積Ｊ保??持不變，得到單位體積計(jì)算模型土體體積變化大小式為（２－２）：??Ｖ「Ｖ２?ＨＡ－Ｈ，?Ｓ?（２．２）??Ｖ

??路基受力分布如圖２－３所不。??｜?交通荷載??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?；?Ｉ?Ｉ?Ｉ?｜?Ｉ?｜?；?Ｉ?Ｉ?：??加寬后??｜?＼?線??ｉ舊路基?基??！?新舊路基拼接線廠?｜??Ｉ??丨舊路基?丨新路基??＾ｉｔｋＳＥ?＿??圖２－３修正后的路基受力分布??在考慮被動(dòng)土壓力的作用時(shí)，把土體單元的受力分布簡(jiǎn)化為如圖２－３所示的??力學(xué)模型。在這個(gè)土體力學(xué)模型中新填路基土體單元不僅受到路面荷載的作用產(chǎn)??生豎向壓縮變形還受到路基邊坡被動(dòng)土壓力的橫向力作用產(chǎn)生橫向壓縮變形，其??計(jì)算模型修正為圖２－?４所示模型。??鎌??Ｗ?叫?ｐ?聞??⑷?（ｂ）??圖２－４計(jì)算方法修正模型??圖２－４ａ為土體單向受力變形模型，土體的豎向變形為５，圖２－４?ｂ為土體雙??向受力變形模型，豎向變形受橫向壓力的作用，豎向變形為Ｖ，這樣兩個(gè)計(jì)算模??型的豎向變形就產(chǎn)生差值ＡＳ，通過計(jì)算來修正最終的路基豎向變形。??關(guān)于路堤的橫向變形理論馬時(shí)冬［５３］根據(jù)加拿大學(xué)者ＴａＶｅｎａＳ［５４］的研究結(jié)論及??通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果的修正得出了路堤橫向位移ＡＬ？，和中心沉降的比值關(guān)系。??提出施工前期橫向位移量相當(dāng)小，施工后期即固結(jié)期其橫向位移與中心沉降比值??［ＡｉＷｆｌ］：?（０．０７？０．３０）
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2893340