路面结构的路基刚度提高方法

为满足路面结构对路基刚度的要求,基于弹性半空间和双层弹性体系弯沉等效原则,进行路基刚度补偿设计,揭示路基刚度、加铺材料刚度和加铺层厚度对加铺效果的影响。在大型加速加载试槽中选取一段足尺试验路,铺筑级配碎石刚度补偿层,计算并实测路基顶面当量回弹模量。对典型路面结构进行有限元计算,研究结果表明:按弯沉等效原则计算的路基顶面当量回弹模量理论结果与现场测试结果较吻合,能指导刚度补偿层的设计;当路基当量回弹模量从40 MPa提高至120 MPa时,路面结构的整体刚度提高26.9%,水稳层底的拉应力降低15.1%,说明提高路基刚度,能够有效提高路面结构的耐久性。     

不同等效原则的基层顶面当量回弹模量算法

应用弹性层状理论，研究了不同等效方法对基层顶面当量回弹模量换算结果的影响。结果表明，以弯沉等效为指标的基层顶面当量回弹模量值不能很好地反映板下地基的受力特性，会导致板底应力计算结果偏小；而以板底拉应力等效为指标的基层顶面当量回弹模量值能较为真实地反映基层刚度和厚度变化对板底拉应力的影响。因此，对于水泥混凝土路面结构设计时建议采用基于拉应力等效的换算方法，而基于弯沉等效的换算方法则可用于基层(或垫层)弯沉的检测。     

基层顶面当量回弹模量确定方法的修正

应用弹性层状理论,以弯沉等效为原则研究了基层顶面当量回弹模量的计算方法,指出了现有当量模量换算公式中存在的不足,并根据当量模量的影响因素确定了其边界条件,在大量计算分析的基础上重新建立了荷载作用半径为0.15 m的换算公式,并增加荷载作用半径影响修正系数.修正后的换算公式可适用于基层与土基模量比大于2且基层当量厚度大于0.2 m及荷载作用半径在0.1 m-0.5 m的基层顶面当量回弹模量的换算,具有更高的精度、更好的外延性.     

浸水条件下路基当量回弹模量分析

通过有限元模拟软件ABAQUS,模拟了典型路基路面结构水位变化时,FWD荷载下的路面响应,并通过迭代反算和加权计算的方法,得到了路基当量回弹模量.结果表明:水位的抬升对沥青面层层底拉应变和路基顶面压应变影响明显,二者的变化趋势均类似指数增长;在低水位(水位由-6 m抬升至0 m)时,路基顶面压应变变化更明显,其增幅为30.8%,而在水位抬升至路基浸水接近饱和时,面层层底拉应变变化更显著,水位由5 m抬升至6 m时增幅为39.3%;通过迭代反算和模量加权计算确定的路基当量回弹模量与路基湿度具有较强的相关性,回弹模量随着水位的上升,均呈现明显的线性减小趋势.     

基于分层地基模型的闸首分缝底板计算方法

为研究深基坑开挖对地基沉降和分缝底板内力的影响，分析地基应力在船闸施工期、运行期的变化全过程，探讨土体回弹模量和压缩模量的关系，基于分层总和法，建立反映地基应力历史影响的非线性分层地基模型。结合龙洲垸船闸实例，探讨自重折扣法、并列铰接空间地基梁法在分缝底板计算中的应用。回弹模量比的影响分析表明，在合缝至完建期，底板下地基刚度呈现中部大、两侧小的特征，若不考虑再压缩模量的影响，则计算的底板沉降偏大、负弯矩偏小。通过多种合缝方案对比分析，建议合缝前边墩尽可能一次浇筑到顶，必要时再通过回填土调整底板内力。施工时应加强沉降与应力监测，应用基于分层地基模型的反分析方法，及时验证设计，动态调整施工方案，以确保底板弯矩在可控范围内。     

旧水泥混凝土共振碎石化路面模量分析

以上海金山大道试验路段为依托工程,分析旧水泥混凝土碎石化路面结构模量的计算方法以及相应的模量取值。分析结果表明：可按照现行水泥混凝土设计规范计算碎石化路面结构层模量;碎石化路面结构层模量计算采用承载板检测计算与模量反算相结合的办法是可行的;碎石化层静态模量在500-900MPa左右;共振破碎法会造成旧路路面下地基模量衰减30％～40％,但碎石化层顶面综合模量达250-520MPa,仍有足够的承载能力。     

测试方法对沥青混合料抗压回弹模量的影响

沥青混合料回弹模量是路面结构设计中一个重要的参数。针对常见的AC-16I、AC-20I两种沥青混合料，在大型精密设备一材料试验系统（MTS）上对其回弹模量进行了试验与分析。试验在0．1～0．7MPa单位压力下，分别用“顶面法”与“侧面法”测试了竖向位移，顶面法中又采用了MTS机架位移传感器和线性位移传感器两种方法，侧面法用了应变规引伸仪测试竖向应变。结果表明，在0．7MPa单位压力下，侧面法比顶面法的回弹模量更接近部颁规范推荐值。同时测出了不同温度下沥青混合料回弹模量，建立了回弹模量与温度之间的关系，为合理确定沥青路面的设计参数提供依据。     

黄土沟壑区高填方地基工后沉降控制因素敏感性分析

【目的】研究不同控制因素对黄土沟壑区高填方地基工后沉降的敏感性,为高填方工程的设计施工提供科学依据。【方法】通过室内试验研究第四纪晚更新世(Q₃)黄土的修正剑桥模型参数随竖向荷载、含水率、压实度的变化规律,并采用PLAXIS数值分析方法对影响高填方地基工后沉降的因素的敏感性进行对比分析。【结果】Q₃黄土的修正压缩指数、修正回弹系数和修正蠕变指数均随竖向荷载和含水率的增大呈先增大后减小的趋势,随压实度的增大呈线性增长趋势;填料的含水率、压实度与填方高度对高填方地基的工后沉降影响较大,沟谷底部宽度、坡度、原地基厚度、填土速率、桩长、桩间距及桩径等因素对其影响较小。【结论】黄土沟壑区高填方工程应尽量降低填方设计高度,控制填料含水率,使其接近最优含水率,且宜选在黄土层厚度不大、沟谷坡度大于75°、沟谷底部宽度小于100 m的区域。     

基于动变形控制法的软岩路基填筑材料回弹模量控制

根据路基路面变形协调原理,结合国内公路相关规范对路面弯沉的控制标准,获得软岩路基顶面动变形允许值;利用传递-反射矩阵方法和叠加原理推导了双轮胎振动荷载作用下弹性层状公路结构的动力响应解;采用Hankel数值逆变换技术计算出实例工程中典型软岩公路路基顶面的动变形,基于动变形控制法确定了不同软岩填筑区域对应填料的回弹模量临界值;根据现有公路规范规定的路基结构层厚度,提出满足动变形条件下的软岩填筑区域所需回弹模量控制要求,并以回弹模量为依据对软岩填料进行了分类.研究成果可为软岩填料分区优化填筑提供指导.     

沥青路面结构力学响应的分层检测与分析

依托室内试槽水稳碎石基层沥青路面结构,应用分层检测分析方法逐层检测了路面结构层的竖向压应力、应变和弯沉,并采用双层弹性体系理论反算并验证了路面结构层的回弹模量.结果表明:土基回弹模量的微小变化对路面结构力学响应的影响可以忽略;各级荷载作用下,基层顶面的竖向压应力和面层层底压应变均随着荷载增大近似线性增加;养生后的水泥稳定碎石层以及沥青面层回弹模量可以被视为常数;双层弹性体系回弹模量反算方法合理可行,具有较高的准确性.在分层检测分析中,应尽量利用压应力测试数据,以获得较高的精度.     

泥岩高填方地基强夯设计及现场试验分析

泥岩高填方地基要解决的核心问题主要是湿陷沉降变形问题,而强夯法具有较大的单位压实功,可以提高填方压实质量,减少其发生湿陷沉降变形的几率。然而,现行有关设计标准对于泥岩高填方地基的分层强夯设计缺乏指导,对于夯点间距等重要强夯设计参数规定尚不统一。依托±800 kV昆北换流站工程,开展了强夯方案技术经济比较和现场试验工作,为类似泥岩地基的分层强夯设计提供参考。技术经济比较表明,6000 kN·m方案优于4000 kN·m方案。现场试验表明,6000 kN·m强夯地基承载力特征值可达200 kPa,变形模量平均值超过30 MPa;夯点间距分别为5 m、6 m时,6000 k N·m的有效加固深度均达到8 m,但后者夯间、夯点的密实度差异相对较大,地基均匀性较差。     

复合地基中垫层作用机理

以土力学和弹性理论为基础推导出了刚性、半刚性桩复合地基的竖向变形协调方程,从理论上建立了垫层厚度及压缩模量对刚性、半刚性桩复合地基性质和形状的影响的数学表达式.在此基础上,得出了不同的垫层厚度及垫层模量对桩土应力比、桩身最大应力位置、桩身最大应力、桩土荷载传递的影响.研究结果表明增大垫层厚度及降低垫层模量都能缓解桩顶应力集中程度,但等沉面位置下降,桩端应力增大,因此,靠过多地提高垫层厚度和降低垫层模量来获得较低的桩土应力比不可取;垫层的最佳厚度为0.2～0.5 m,垫层的最佳压缩模量为30一100MPa,这与目前工程上常用的垫层厚度和垫层模量相符;利用该方法可对刚性、半刚性桩复合地基进行优化设计.     

石灰砂桩综合地基处理技术的应用研究

介绍了石灰砂桩地基处理技术在某铅电解车间地基加固综合治理工程的应用情况。在分析出原建筑物地基基础产生下沉事故原因的基础上,选用了石灰砂桩处理方案,对石灰砂桩的设计、施工技术和处理效果等作了比较深入的研究与论述。工程实践表明,采用石灰砂桩这一综合治理方案是合理的。     

木结构螺栓连接的力学性能分析

木结构中螺栓连接具有半刚性特性,连接性能对结构的力学性能影响显著。为解决螺栓连接初始刚度的计算问题,本文基于弹性地基梁理论推导出连接刚度的计算方法。弹性地基梁理论中的地基模量对应于木材的销槽承压刚度,本文对樟子松和东北落叶松销槽承压试验结果进行回归分析,通过全干相对密度和销直径两个变量,提出顺纹和横纹受力下的销槽承压刚度经验公式。结果表明:螺栓连接试验所得初始刚度与计算值吻合良好,验证了弹性地基梁理论刚度计算方法的正确性和适用性。试验结果表明承载能力极限状态下的螺栓连接刚度约为初始刚度的2/3,与欧洲规范Eurocode 5的相关规定相符。本文提出的螺栓连接荷载-位移曲线数学模型可为整体结构的抗侧性能分析提供依据。     

旧水泥混凝土路面破裂板沥青加铺层设计方法研究

为了方便快捷地确定计算路面结构厚度所需的重要参数,根据弹性半空间理论,研究了承载板下旧水泥混凝土路面破裂板的竖向弯沉与弹性模量、泊松比、平均触地压力及承载板直径之间的关系,依据试验路现场测试结果,得出了弯沉和破裂板顶面当量回弹模量之间的回归公式,在此基础上,对旧水泥混凝土路面破裂板上沥青加铺层结构的设计方法进行了研究,根据当量回弹模量、道路等级、面层、补强层类型及累计轴载作用次数计算设计弯沉值,由设计弯沉值即可推算出沥青加铺层所需的厚度.     

路基弯沉检测标准

针对<公路路面基层施工技术规范>(JTJ 034-2000)中路基弯沉检测方法存在的不足,结合西安-户县高速公路试验路实体工程,对土样进行室内轻、重型击实标准回弹模量试验,现场检测土基回弹弯沉值、回弹模量和压实度等指标,对检测数据进行回归分析,得出土基回弹模量与稠度、压实度的关系,进而推出季节影响系数与稠度关系.结果表明:西安地区土基回弹模量设计取值宜在规范基础上提高20%～40%;结合回归得出的土基回弹模量与土基顶面弯沉的关系,可以得到路基顶面弯沉检测标准,从而为路基弯沉检测提供依据.     

柔性基础下桩体复合地基变形的有限元分析

针对柔性基础下桩体复合地基,采用ANSYS有限元软件,选取空间轴对称有限元模型及线弹性本构关系,通过在桩土接触面设置接触单元,对桩体复合地基进行考虑桩土相互作用的非线性分析,得出了桩长、置换率、基础刚度、桩体模量、加固区及下卧层土体模量对复合地基性状的影响规律,为复合地基优化设计提供一定的参考。     

路基回弹弯沉控制方法及试验验证

为提出一种从设计角度出发的路基回弹弯沉控制的方法,基于多层弹性和弹性半空间体系理论,采用刚性单圆均布荷载作用模式、层间完全连续的接触条件,导出了回弹弯沉的计算式。同时,由于实际填筑用土具有黏性,引入了黏性影响系数,运用弯沉等效提出了路基回弹弯沉控制方法。依托海南省万洋高速公路"利用高液限土填筑路基"的工程课题,制定了试验方案。实测结果表明,利用高液限土填筑的路基,回弹弯沉过大;加铺了满足材料模量要求的掺砂砾填料后,回弹弯沉小幅降低;加铺达到材料模量要求的掺水泥填料后,回弹弯沉大幅降低;实测值稍大于弹性理论的计算值。并给出了相应黏性影响系数参考值,验证了本路基回弹弯沉控制方法的有效性。     

黏土路基回弹模量预测及贝叶斯模型选择研究

【目的】确定黏土路基回弹模量的最优估计模型,实现黏土路基回弹模量的准确预测。【方法】采用贝叶斯高斯过程回归方法,建立了路基土的围压、偏应力、含水率以及干重度与路基回弹模量之间的定量关系,实现了高斯过程回归参数的准确估计与最优影响因子组合的客观选择,在模型的复杂度与拟合程度之间达到了自动平衡。【结果】基于所提出的贝叶斯高斯过程回归方法可准确预测路基的回弹模量,所选最优模型的决定系数(R²)和平均绝对百分误差(R_MAPE)分别达到了0.99和1.51%,与全变量模型的预测性能几乎相同。在100次随机试验中,最优模型被选择的比率达到了88%。【结论】所提出的贝叶斯高斯过程回归方法不仅可以通过路基土相关物理力学参数准确预测路基的回弹模量,还可以有效剔除冗余输入变量,在保证模型拟合程度的情况下,降低了模型的复杂度,这对模型的应用与推广具有重要意义。     

粒料回弹模量室内试验方法

回弹模量是表征粒料刚度和抵抗变形能力的一个重要指标.中国的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)和美国路面力学-经验设计方法(MEPDG)均采用回弹模量作为沥青路面柔性基层的力学设计参数,用于表征基层材料在车辆动荷载作用下的刚度以及抗永久变形能力.首先,基于中外文献调研分析,介绍了粒料回弹模量的影响因素.其次,对中外回弹模量室内试验规程进行了对比分析,并结合室内粒料回弹模量试验结果,提出了粒料回弹模量室内试验方法中的不足和改进方案.最后,总结了中外现有常用回弹模量预测模型的主要考虑因素.研究成果有助于未来修订粒料室内回弹模量试验规程以及建立新的粒料回弹模量预测模型.