隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,交通運輸行業(yè)也迎來了機遇與挑戰(zhàn),雖然國家不斷加大對高等級公路及城市道路的建設(shè)力度,但路網(wǎng)中較低等級的道路已經(jīng)無法滿足現(xiàn)如今日益增長的交通需求。對現(xiàn)有低等級道路進行改建拓寬,是解決高速公路擁擠問題的最佳解決方案。高速公路改擴建工程作為近些年發(fā)展起來的一項系統(tǒng)性工程,在各個方面都存在一些工程難點,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,獲得了一些有價值的結(jié)論。(1)從路基沉降計算理論入手,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)向變形這一計算變量,通過查閱相關(guān)側(cè)向變形文獻,將路基邊坡對路基側(cè)向變形的作用等效為被動土壓力,建立了考慮側(cè)向變形的路基沉降計算模型,修正了傳統(tǒng)計算方法,通過與現(xiàn)場試驗進行對比分析,計算曲線與現(xiàn)場監(jiān)測沉降曲線吻合,驗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)生了擴孔現(xiàn)象,碎石樁擴孔增加了新填路基的側(cè)向變形,沒有達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,又因土拱效應有效限制新填路基的側(cè)向變形,對路基加固作用和控制差異沉降效果最好。通過對模型試驗中路基豎向沉降及側(cè)向變形的分析,驗證了理論分析中側(cè)向變形對路基沉降的影響,確定了修正計算方法的合理性。(3)模型試驗受試驗條件和監(jiān)測點的限制,無法全面的對每個工況進行更進一步的研究,為了更加深入的研究不同結(jié)構(gòu)物的加固效果,利用ABAQUS對不同加固方式進行數(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較弱;CFG加固形式模擬了兩種樁長的工況,結(jié)果表明長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),對路基模型的應力應變規(guī)律有了更加直觀具體的認識。本文通過數(shù)值計算、模型試驗和數(shù)值模擬三種研究手段,研究分析了高速公路改擴建工程中新舊路基差異沉降問題及不同加固技術(shù)的加固機理和加固效果,補充完善高速公路改擴建領(lǐng)域相關(guān)研究,相關(guān)研究基礎(chǔ)和研究成果能夠為高速公路改擴建工程提供一定的參考。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U416.1
【部分圖文】：

模型和結(jié)構(gòu)物之間各部分的應力應變情況。??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)果對比分析｜?｜???？?、?ｊ?？????／?－?

假設(shè)壓縮穩(wěn)定后計算模型的高度為好，計算模型孔隙比為則此時計算模型??的壓縮量計算公式為：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??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??在此計算模型條件下不考慮側(cè)向作用，附加荷載壓縮前后計算模型面積Ｊ保??持不變，得到單位體積計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??在考慮被動土壓力的作用時，把土體單元的受力分布簡化為如圖２－３所示的??力學模型。在這個土體力學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土壓力的橫向力作用產(chǎn)生橫向壓縮變形，其??計算模型修正為圖２－?４所示模型。??鎌??Ｗ?叫?ｐ?聞??⑷?（ｂ）??圖２－４計算方法修正模型??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，這樣兩個計算模??型的豎向變形就產(chǎn)生差值ＡＳ，通過計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冬［５３］根據(jù)加拿大學者ＴａＶｅｎａＳ［５４］的研究結(jié)論及??通過現(xiàn)場試驗結(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】

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本文編號：2893340