本文關(guān)鍵詞：適用于黃土填料高填方路堤的沉降計算方法

  更多相關(guān)文章： 高填方路堤 黃土填料 冪函數(shù) 修正的分層總和法 沉降計算 有限元模擬

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長,高速公路工程快速發(fā)展,在山區(qū)建設(shè)時,高填方路堤結(jié)構(gòu)形式不可避免,成為道路工程中常見的形式之一,以黃土為主要填料的高填方路堤也常常出現(xiàn)。對于高填方路堤,在填料自重作用下引起的的堤身壓縮量也不容忽視。因此,為保證路堤安全運(yùn)行,有必要對高填方路堤的自身沉降進(jìn)行研究。國內(nèi)外大量學(xué)者已對路基的沉降計算方法有了一定研究,但針對黃土填料高填方路堤的沉降計算方法還未有統(tǒng)一、完善、可靠的理論計算方法,還需進(jìn)一步研究與探討。本文為探究黃土填料高填方路堤沉降的準(zhǔn)確計算方法,以山西太原閻家峰高填方路堤為依托,總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,主要分別從室內(nèi)土工試驗、現(xiàn)場原位沉降監(jiān)測、有限元模擬分析三方面展開研究工作。具體內(nèi)容及結(jié)論如下:1.黃土填料的變形特性。對壓實(shí)黃土進(jìn)行了擊實(shí)試驗、固結(jié)壓縮試驗等來分析黃土填料的力學(xué)特性,研究了壓實(shí)黃土的各項物理指標(biāo)和變形參數(shù)。分析了含水量與壓力對黃土填料壓縮變形系數(shù)的影響,隨著含水量、壓力的增大,壓縮變形系數(shù)增加。2.Es-P曲線冪函數(shù)擬合公式。通過整理大量壓縮試驗數(shù)據(jù),對壓縮模量與各級壓力關(guān)系曲線分別用對數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)、線性函數(shù)進(jìn)行擬合。擬合結(jié)果表明:用冪函數(shù)擬合的Es-P關(guān)系曲線,相關(guān)性最好,與實(shí)際的Es-P曲線最為符合,用冪函數(shù)擬合的公式表示為Es=aPb。3.黃土高填方路堤自身沉降計算公式。分析總結(jié)了常用計算方法的不足和缺陷,應(yīng)用壓縮模量與壓力Es-P冪函數(shù)擬合公式,考慮了路堤分層填筑的特點(diǎn)及壓縮模量隨實(shí)際壓力區(qū)間變化的規(guī)律,提出了一種基于冪函數(shù)擬合Es-P曲線的分層總和法計算方法。4.黃土高填方路堤沉降的原位監(jiān)測。對路堤進(jìn)行了長達(dá)約400天的沉降原位監(jiān)測,并采集了大量的實(shí)測數(shù)據(jù),探討黃土高填方路堤的沉降變形規(guī)律,并與沉降計算值進(jìn)行了比較、分析。通過實(shí)測值與計算值比值結(jié)果,提出了適合本黃土填料高填方路堤的與填方深度有關(guān)的沉降修正系數(shù)公式:。從而使修正后的冪函數(shù)分層總和法,可作為一種簡便、可靠且在類似黃土填料高填方路堤沉降計算中值得推廣的實(shí)用方法。5.有限元補(bǔ)充分析高填方路堤的沉降規(guī)律。運(yùn)用ABAQUS有限元軟件建立了實(shí)際工程的路堤模型,對黃土填料高填方路堤的沉降變形與規(guī)律進(jìn)行了有限元補(bǔ)充分析。模擬分析發(fā)現(xiàn):路堤的豎向位移在中心點(diǎn)處變形最大,且變形最大位置在距路堤底部1/3~1/2處。路堤邊坡的側(cè)向位移沿路堤高度呈近似“拋物線”變化的形式,最大側(cè)向變形發(fā)生在靠近路堤邊坡距底部1/3~1/2位置處。通過運(yùn)用有限元模擬路堤的分層填筑過程,對于指導(dǎo)高填方路基的設(shè)計與修建及其沉降控制提供了重要的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：高填方路堤 黃土填料 冪函數(shù) 修正的分層總和法 沉降計算 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U416.12
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 高填方路堤的特點(diǎn)及沉降影響因素12-13
• 1.2.1 高填方路堤的概念與特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 路堤自身沉降的影響因素13
• 1.3 黃土填料的特性13-14
• 1.4 沉降計算方法研究現(xiàn)狀14-25
• 1.4.1 分層總和法15-18
• 1.4.2 割線模量法18-19
• 1.4.3 按應(yīng)力路徑計算法19
• 1.4.4 有限元數(shù)值分析法19-20
• 1.4.5 工程擬合沉降計算法20-23
• 1.4.6 現(xiàn)場監(jiān)測試驗研究法23-25
• 1.5 研究目的及意義25
• 1.6 主要研究內(nèi)容25-29
• 第二章 黃土填料的室內(nèi)試驗研究29-47
• 2.1 工程背景29-31
• 2.1.1 地質(zhì)條件29-30
• 2.1.2 施工方法30-31
• 2.2 黃土填料土工試驗研究31-46
• 2.2.1 基本物理力學(xué)參數(shù)31-32
• 2.2.2 黃土填料的的壓實(shí)特性的研究32-37
• 2.2.3 黃土填料的壓縮性的研究37-46
• 2.3 小結(jié)46-47
• 第三章 黃土填料高填方路堤沉降計算方法的研究47-55
• 3.1 高路堤沉降的組成47
• 3.2 路堤自身沉降的研究47-48
• 3.3 適用于黃土填料高填方路堤沉降計算方法的研究48-51
• 3.3.1 路堤內(nèi)部應(yīng)力的計算48-50
• 3.3.2 基于冪函數(shù)擬合的改進(jìn)分層總和法計算公式50-51
• 3.4 沉降計算方法的應(yīng)用51-52
• 3.5 小結(jié)52-55
• 第四章 黃土填料高填方路堤的沉降觀測分析55-75
• 4.1 沉降變形觀測目的與內(nèi)容55-65
• 4.1.1 觀測目的55-56
• 4.1.2 觀測方案56-64
• 4.1.3 監(jiān)測內(nèi)容及方法64-65
• 4.2 現(xiàn)場沉降觀測結(jié)果與分析65-70
• 4.2.1 各典型斷面沉降觀測結(jié)果與分析65-69
• 4.2.2 斷面K4+050橫向監(jiān)測結(jié)果與分析69-70
• 4.3 計算值與實(shí)測值對比分析70-71
• 4.4 沉降修正系數(shù)公式71-72
• 4.5 小結(jié)72-75
• 第五章 有限元補(bǔ)充分析75-83
• 5.1 路堤模型的建立75-76
• 5.2 有限元分析基本假定76-77
• 5.3 分層模擬施工步驟77-78
• 5.4 分層模擬結(jié)果及分析78-81
• 5.4.1 垂直應(yīng)力云圖78
• 5.4.2 豎向位移云圖78-80
• 5.4.3 水平位移云圖80-81
• 5.5 有限元分析結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比分析81
• 5.6 小結(jié)81-83
• 第六章 結(jié)論與建議83-87
• 6.1 結(jié)論83-84
• 6.2 路堤施工建議84-85
• 6.3 展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 致謝93-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文94

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本文編號：997887