土工格室处治路基不均匀沉降的应用研究

在分析路基不均匀沉降病害成因的基础上,对常用的病害处治措施进行了探讨,并着重介绍了土工格室处治不均匀沉降的新方法.     

基于加筋路基中筋材应力性状的土工格室改进铺设方法

确定土工格室加筋路基中筋材内部的应力性状是控制工程成本、有效发挥土工格室加筋作用的关键因素。首先通过室内试验确定高强土工格室材料的应力-应变关系并以此确定其本构模型,而后基于ABAQUS有限元软件,采用分离式分析法分别建立土工格室及路基的计算模型,对多层土工格室加筋路基进行有限元分析。通过添加土工格室前后情况对比,改变土工格室的加筋层数进行分析,研究不同铺设层数的土工格室对路基沉降及侧向位移的影响。通过分析多层土工格室加筋路基内部筋材的拉应力性状,提出一种改进的铺设方法,并建立了有限元模型进行验证。结果表明:添加土工格室能够有效限制路基沉降及侧向位移,使路基的整体稳定性得到提高,具体表现为铺设1层土工格室时,路基中线处的竖向位移可减小36.2%,坡脚处的水平位移可减小74.8%,且路基的稳定性与土工格室铺设层数呈正相关。土工格室筋材内部拉应力由路基中线向路基两侧呈逐渐减小的趋势,在路基边缘位置已趋于零。采用多层土工格室加筋时,最底层的土工格室和最上层的土工格室承受较大的拉应力。在此规律的基础上,采用改进的土工格室铺设方法,在最大节约30%筋材的前提下,可取得大致相同的加筋效果。     

基层加固透水人行步道受力性能试验研究

提出一种以土工格室加固级配碎石基层同时取代透水混凝土层的改良透水铺装结构用于Ⅲ型道路.为了对比改良透水铺装结构与常规透水混凝土铺装结构的受力性能差异,对上述两种铺装结构进行了重物堆载条件下的现场受力性能试验,并分别对两种铺装结构在荷载作用下的基底应力分布情况及土工格室壁应变情况进行了对比分析.结果表明,改良后的铺装道路在荷载作用下的基底应力分布较常规铺装更加均匀,更能够避免应力集中和不均匀沉降;改良铺装道路中土工格室在不同区域的应变分布较为均匀,且应变值远小于土工格室的极限拉伸应变,说明土工格室能够有效约束级配碎石层并能有效传递及分散应力;改良后的透水铺装结构能够满足Ⅲ型道路的承载能力需求.     

高强土工格室加筋砂地基模型试验变形分析

高强土工格室采用新型U形钉节点, 材料抗拉强度为传统格室的10倍左右. 将土工格室置于地基, 形成土工格室结构层, 针对纯砂地基和不同格室焊距的土工格室加筋砂地基进行多组模型试验. 分析试验所得荷载-沉降曲线, 结果表明土工格室加筋能明显提高地基承载力,减少地基沉降. 在一定范围内, 格室焊距越小, 加筋效果越明显. 将Winkler弹性地基梁计算方法运用于高强土工格室加筋砂地基沉降计算中, 得出弹性地基梁的有限长梁解, 通过试验所得实测数据较为精确地确定了计算所需参数; 对比试验和计算结果, 给出了高强土工格室加筋砂地基结构层变形计算方法, 并且得出高强土工格室这一新型材料的相关计算参数.     

土工格室柔性搭板处治桥头跳车影响因素分析

运用有限元软件ABAQUS研究了加筋前后路堤顶部竖向位移和坡脚下地基的水平位移,分析了土工格室模量、填料参数、柔性搭板布置间距、布置层数和路堤高度等因素对路堤位移的影响。结果显示:土工格室柔性搭板体系能够有效减少路桥过渡段不均匀沉降,且当增大土工格室的弹性模量或增加布置层数时,将显著改善处治桥头跳车的效果。     

土工格室在加固沙漠高速公路路基中的应用

基于土工格室的特殊力学性能，利用其加固沙漠路基。采用Duncan—Chang双曲线模型、Biot固结理论对土工格室加固沙漠路基的机理进行理论研究，并铺筑了野外试验路对理论分析结果验证。结果表明，土工格室对提高沙基承载能力和抗剪能力效果非常明显，能达到减薄路面结构层的目的。     

高强格室和格栅格室加筋地基的试验对比

分别对纯砂地基、整体插接式高强土工格室加筋地基和格栅格室加筋地基进行了室内模型试验.通过对比荷载-沉降曲线、地表位移曲线、格室变形以及破裂面的滑移等,研究了整体插接式高强土工格室和格栅格室对加筋地基受力性能的影响,初步分析了2种格室加筋地基的加固机理和破坏模式.试验结果表明,与纯砂地基相比,整体插接式高强土工格室和格栅格室均能有效提高加筋地基承载力,减小地表位移,均化地基中的应力分布,其中格室的最优加筋宽度约在4倍基础宽度.对整体插接式高强土工格室和格栅格室加筋地基进行对比发现,格栅格室组成的筋土复合结构的整体性更好,刚度更大,能更好地约束砂土的侧向滑移,延缓地基中破裂面的出现,进而能更好地提高地基承载力,减小沉降.虽然整体插接式高强土工格室条带的强度较大,但容易在节点处出现沿次要受力方向上的撕裂性破坏,因此需要进一步加强节点强度,改进节点形式.     

基于模型试验和数值模拟的土工格室加固高填路堤稳定性：以新疆G216线民丰段为例

为研究土工格室加固高填路堤的稳定性,通过开展室内模型试验,分析了在持续荷载作用下素土边坡和土工格室加固高填路堤边坡的沉降量和最大水平位移;基于室内模型试验,建立有限元模型,分析了不同加固条件下的坡顶沉降量、最大水平位移及土工格室应变,研究了土工格室高度、铺设间距以及不同铺设部位对高填路堤稳定性的影响。结果表明:铺设土工格室能降低边坡土体的沉降量和最大水平位移,进而提高边坡的承载力;素土边坡剪应变自坡顶至坡脚形成贯通的滑移带,铺设土工格室后,滑移带的位置由边坡表层深入坡体内部,且滑移带未完全贯通;增加土工格室的高度,边坡的沉降量和最大水平位移先减小后趋于稳定,安全系数先增大后逐渐平缓;边坡的沉降量、最大水平位移随土工格室铺设间距的增大而增大;减小土工格室铺设间距0.6~0.7倍,最大水平位移降低1.5~2倍,坡顶沉降量减小1.5~1.8倍,安全系数增大1.1~1.3倍。高填土路堤的侧向位移主要发生在边坡底部H/3处,在边坡底部H/3处减小土工格室的铺设间距、增加土工格室的高度能更好约束侧向位移和沉降量,是提高路堤稳定性更为经济合理的加筋方案。     

土工格室结构层抗变形性能模型试验

采用土工格室加筋松软地基，能有效提高地基的强度和刚度，减少地基沉降变形，这在许多实际工程中已得到验证。但对土工格室结构层本身的变形性状，尚缺乏深入系统的研究。利用自制的试验装置，通过静力载荷试验，对土工格室结构层抗变形性能进行了研究，并对土工格室规格、填料类型和压实度3种影响因素进行了对比分析。试验结果表明：土工格室加固的黄土和粗砂结构层的抗变形能力明显得到提高；填料为粗砂时，土工格室结构层的变形模量平均提高了3．25倍，填料为黄土时，提高了1．73倍；土工格室焊距对土工格室结构层抗变形性状无显著的影响，而对土工格室压实度和土工格室填料影响较大。     

高速公路拓宽工程中填筑材料对新老路堤变形特性的影响

为解决填挖交界路基非均匀沉降,在填土中分层铺设土工格网等土工加筋材料.基于非线性弹塑性Drucker-Prager模型,采用有限元参数分析方法,结合现场沉降观测资料,探讨路堤填筑材料物理参数对新老路堤附加变形、差异沉降、路堤横坡变化影响规律及土工格栅处治交界处路基非均匀沉降机理.研究结果表明:填筑体压缩模量高且密度低,有利于改善新老路堤不均匀变形和差异沉降的状况;黏聚力c对拓宽路堤竖向附加变形影响较比摩擦角φ大;土工格栅对减小路堤表面的竖向变形效果并不明显,但能有效提高新路堤安全系数及新老路堤的整体稳定性.     

预应力管桩处理沿海高速公路软土路基的模拟分析

预应力混凝土管桩联合土工格栅作为一种新型的地基处理方式,近年来在道路改扩建工程中应用广泛.利用Plaxis有限元分析软件,模拟分析工程施工及运营期路基沉降变化、预应力管桩弯矩及土工格栅受力变化.结果表明:桩网结构能够有效减小软土地基的路堤差异沉降及总沉降;路面最大沉降位于新老路基搭接处,预应力管桩的应用使得差异沉降有效减小,土工格栅通过张拉起到调节不均匀沉降的作用;通过对运营期路基长期稳定性分析表明路基处于稳定状态;桩网结构适用于路基加宽工程,也为类似工程的设计提供参考和借鉴.     

差异沉降对土工格栅加筋路堤工作性能影响的试验研究

通过室内模型试验,研究了新旧路基差异沉降作用下土工格栅加筋拓宽路堤填土的工作性状;试验共设计了在加筋拓宽路堤填土中不铺设土工格栅、铺设2层土工格栅,新填路基发生0、20、30、50 mm差异沉降等6种工况,测试和分析了荷载作用下各工况路堤的不均匀沉降分布和土工格栅的变形特性.结果表明:在加筋拓宽路堤填土顶层和底层加铺土...     

考虑纵横耦合变形的土工格室加筋体变形分析

针对土工格室加筋体的受力变形特点,将其视为小挠度弹性圆薄板,考虑土工格室与桩土加固区的变形协调、土工格室垫层耦合的水平与竖直变形以及上下界面的摩阻效应,建立此轴对称条件下薄板的挠曲变形控制微分方程,利用Bessel复变函数构造竖向及水平位移解析表达式,从而得出双向增强复合地基网下桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式.采用某工程试验结果对该计算方法进行了验证,证明本文计算方法的合理性.参数分析表明:在一定范围内改变加筋体的复合弹性模量、桩土刚度比、上下界面摩阻系数比等因素可以起到调节双向增强复合地基网下桩土应力比和降低格室体沉降的作用.     

芜宣高速公路软基处理试验研究

安徽省芜(湖)宣(城)高速公路采用土工织物联合排水板处理高速公路软土路基,加快了路基的固结,提高了路基的抗剪强度,减少路基的竖向变形和不均匀沉降,提高路基的整体稳定性;该文中介绍了土工织物联合排水板处理高速公路软土路基的基本原理和实践效果,可供同行参考.     

加筋碎石在干线公路软土路基处理中的应用

基于干线公路的特点,本着就地取材、节约工程投资的原则,对巢湖地区软土地基采用清淤并换填土工格栅加筋碎石的方法进行处理,提高承载能力,控制路基的附加沉降和不均匀沉降.文章对土工格栅加筋碎石的作用机理和施工工艺进行了研究分析.     

土工格栅在路基填挖交界处的应用

本文针对高速公路路基填挖交界处出现不均匀沉降问题而引起的路面早期开裂错台等病害及填挖交界处的处理进行分析研究,并通过在路基工程中的应用实例,提出了采用土工格栅处理路基填挖交界处结合部的方法.     

土工格室的渐近均匀化分析

在线弹性范围内,根据均匀化理论,结合有限元方法预测了土工格室加筋层等效弹性模量.通过将不同的方法计算出的弹件模量与复合地基试验资料对比,证实了采用均匀化理论分析土工格室的弹性模量是可行的.     

土工格室+碎石垫层结构体的稳定性分析

传统的圆弧条分法未能充分考虑加筋材料对于软基稳定性的影响，其计算结果偏于保守。通过对土工格室 碎石垫层处理的软弱路基和一般加筋软弱路基的加固机理以及破坏模式的比较分析，提出采用极限承载力概念的滑块平衡分析法对加筋路基的稳定性进行分析。其工程实例计算结果表明，该方法更符合土工格室 碎石垫层处理的软弱路基的真实可能破坏机理，是一种合理简便的方法。     

基于离散元的冲击荷载下加筋道砟细观研究

为了从细观上探究冲击荷载下加筋材料加固作用机制,通过离散元方法建立道砟颗粒模型,采用平行黏结模型建立土工格栅、土工格室柔性模型;通过对比室内道砟冲击试验和数值模拟结果,从宏观、细观上研究道砟竖向累积沉降和侧向变形,并对道砟应力链分布、颗粒接触和位移等进行细观分析。结果表明：在冲击高度为250 mm时,相较于未加筋道砟,土工格栅加筋道砟的竖向沉降和侧向变形分别减少24.4%和12.7%,土工格室加筋道砟分别减少33.5%和24.0%;由于道砟加固区存在垫层效应,土工格栅和土工格室加筋道砟的颗粒接触数分别增加9.3%和42.6%,平均接触力分别减少5.6%和16.7%;对比道砟颗粒平均位移,土工格栅和土工格室加筋工况相较于未加筋工况分别减少13.3%和21.1%,土工格室加固效果比土工格栅更为显著。     

路基不均匀沉降对车辆和轨道动力响应的影响

以经典车辆-轨道耦合动力学为基础,推导了考虑重力的板式轨道相关结构振动方程,结合多刚体的车辆系统动力学模型,建立了考虑重力的车辆-板式轨道垂向耦合分析模型,提出了通过路基反力变化模拟路基不均匀沉降的具体方法,并对模型和方法进行了必要的验证.利用该模型研究了行车速度及路基不均匀沉降(包括路基不均匀沉降幅值、路基不均匀沉降波长等)对系统动力响应的影响.研究表明:随着行车速度和路基不均匀沉降幅值的增加,系统响应均相应增加,路基不均匀沉降对车辆运行影响的控制性指标应以舒适性指标为主、安全性指标为辅;随着路基不均匀沉降波长的增加,系统动力响应存在一个先增加后减小的过程,路基不均匀沉降的敏感波长与混凝土底座的长度有关.