多年冻土区聚苯乙烯隔热公路路基温度场数值分析

为了研究随外界环境条件改变聚苯乙烯(EPS)冻土路基温度场变化特征,运用ABAQUS有限元分析方法,对多年冻土区EPS隔热路基的温度场进行了数值模拟.计算时采用改变EPS铺设位置,模拟路面下多年冻土季节最大融深在路基修筑完工后8a内随时间的变化.通过对计算结果分析得出,在多年冻土区路基中铺设保温材料对路面下多年冻土具有明显的保护作用.当EPS铺设在路堤底部时,路堤温度场分布比较均匀,路堤内部都为正温,在EPS板下,路基温度都为负温,说明EPS有效阻止了边坡和路面传入的热量.因此,如果要修筑EPS隔热路基,应将EPS板铺设于路堤底部.     

多年冻土区高等级公路路基温度场研究

在全球变暖的背景下,利用有限元法对多年冻土区高等级公路路基温度场进行数值模拟研究。分析路基高度分别为2.0,3.0,4.0,5.0和6.0 m时路基高度与路基下方冻土上限的关系,分析路面宽度分别为14.0,16.0,18.0,20.0和24.0 m时路面宽度与路堤内和基底融化夹层面积的关系。研究结果表明:在影响路基下方多年冻土上限和融化夹层面积的各因素(路基高度、边坡坡度和路面宽度)中,路基高度对冻土上限的影响程度最大,路面宽度对路基内和基底融化夹层面积的影响最大;冻土路基在20 a的设计使用年限内合理高度为4.26 m;冻土路基在不采取"冷却地基"措施的情况下,在20 a的设计使用年限内,路面最大宽度为6.0 m;当路面宽度为12 m时,分幅路基的合理间距为35.3 m。     

基于水-热-力耦合作用的冻土区CRCP路面应力特性

为了研究多年冻土区地基融沉效应对路面结构应力状态的影响,基于水-热-力耦合作用理论,利用COMSOL有限元软件建立了冻土区连续配筋混凝土路面(CRCP)有限元模型,研究了基层与底基层材料参数、面板厚度与模量、配筋率对CRCP路面结构组合应力的影响,提出了适用于多年冻土区CRCP路面的合理结构形式.结果表明,地基融沉效应对于CRCP路面结构应力影响显著.融沉效应和车辆荷载耦合作用下,板内最大主应力随时间推移逐渐变大.板内最大主应力随面板、基层和底基层的厚度增加而减小,随各层模量的增加而增大,但配筋率的变化对其无影响.考虑融沉效应时,CRCP路面板+水泥稳定碎石+石灰土的路面结构较适宜于多年冻土区,可为多年冻土地区CRCP路面结构设计提供参考.     

根河至拉布大林一级公路岛状多年冻土特征及处理措施

论述了根河至拉布大林一级公路岛状多年冻土分布特征,分析了多年冻土的形成原因,列举了多年冻土对公路工程的影响,并提出了多年冻土区修筑高等级公路的处理措施.     

保护冻土的保温原理

在多年冻土地区修筑路堤、设置保温层是保护路堤下多年冻土上限不变甚至上升的隔热保温方法，其保温效果取决于隔热层对下部多年冻土年平均地温和温度较差的改变状况，作者阐述了保温方法的工作原理，并依据该原理探讨了最小路堤高度和最大路堤高度存在的可能性及其适用范围，北麓河试验场的观测资料较好地验证了理论探讨。     

青藏铁路清水河地区路堤最小设计高度的计算

在青藏铁路多年冻土区路基的设计中,临界高度和最小设计高度是两个关键指标.本文针对青藏铁路清水河试验段特定条件下的试验路堤进行了研究,分析了路堤高度与上限上升高度的关系,并根据试验所得的路堤临界高度值,计算得到了该地区特定条件下路堤的最小设计高度值.研究表明:①青藏高原清水河地区铁路路堤存在临界高度;②清水河地区铁路路堤的临界高度为0.65 m;③清水河地区铁路路堤的最小设计高度为1.63 m.     

桥头跳车的原因分析

桥头跳车现象在公路运营一段时间后较为普遍地出现。资料显示，我国各地许多高等级公路通车不久即出现桥涵结构物与桥头路堤之间的差异沉降，表现为桥面高程高于路面高程，桥面与路面之间出现台阶（在设置桥头搭板的路段，有时出现搭板末端低于路堤的差异沉降）。大多数桥头都有不同高度台阶存在，小的几厘米，大的十几厘米，特殊情况更为严重。早期交付使用的高等级公路差异沉降更大。桥头跳车使高等级公路的设计时速难以保证，使用者的舒适性降低，增加车辆机件的磨损和燃料消耗，甚至产生安全事故。因此，根据多年在设计、施工过程中所了解到的一些实际情况，对桥头跳车的原因进行分析，以利在桥头跳车治理时采取相应的措施。     

浅析高等级公路路面裂纹与治理

路面裂纹是高等级公路工程建设中常见问题,也是难点问题.文章分析了高等级公路沥青路面裂纹产生的类型和原因,并提出了裂纹的治理对策.     

四川地区高速公路高填方软土基特殊处理设计及施工要点

路基工程在高速公路施工中起着基础作用,高填路堤作为路基工程的一部分,在高等级公路中随处可见。然而,在高填路堤施工中,常出现路基的整体下沉或局部下沉等病害工程。为了尽量减少路堤在工程完工后对路面的影响和破坏,就需要一套成熟的软基处理及高填路堤施工技术,以保证其强度及稳定性。主要针对四川地区的土质特性,结合实例从施工方面,介绍了四川省境内某高速公路高填方软土基处理设计及施工技术。     

多年冻土地区常见的路基病害及整治措施简介

青藏高原分布有大面积的多年冻土和季节冻土,在冻土区进行道路工程建设过程中,冻土问题是影响和制约整个工程建设的关键因素.本文作者通过检索查阅多年来相关问题研究的文献资料,结合多年的勘察设计经验,简单总结了多年冻土区常见的路基病害、路基病害整治工程遵循的原则及常用的整治措施.     

青藏铁路路堤纵向裂纹形成与扩展的力学机理

在多年冻土区修建路堤,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,引起地下温度场重新分布,使得路堤两侧的天然地表下多年冻土融沉,造成整个路堤应力场局部出现应力集中,导致路堤的两侧出现了大量的纵长宽大裂纹。这些裂纹在上覆荷载作用,尤其是列车动荷载或者地震作用下,有可能发生路堤的突然沉陷,严重危害行车安全。就路堤应力集中现象来讨论裂纹的形成和扩展力学机理,即裂纹扩展主要受拉应力作用,而裂纹的扩展角受剪应力的控制。     

沥青混凝土路面施工的质量控制要点分析

随着公路交通量的不断增加,目前被广泛应用于现代高等级公路工程建设中的沥青混凝土路面开始在使用中出现车辙、裂缝、坑槽或桥头涵顶跳车等普遍性质量问题,给行驶安全和道路环境维护造成了不利影响.因此,工程建设人员必须从原材料、设备等方面入手,按照先进工艺进行科学施工,对工程中各关键环节进行严格控制,保证沥青路面的技术性能在强度、抗裂性、稳定性等方面达到使用要求.本文讨论了公路工程中沥青混凝土路面施工的技术要点,并在此基础上对施工质量控翻的措施进行了详细分析.     

桥头跳车的原因分析

桥头跳车现象在公路运营一段时间后较为普遍地出现.资料显示,我国各地许多高等级公路通车不久即出现桥涵结构物与桥头路堤之间的差异沉降,表现为桥面高程高于路面高程,桥面与路面之间出现台阶(在设置桥头搭板的路段,有时出现搭板末端低于路堤的差异沉降).……     

用冷却路基的原则修建青藏铁路

青藏铁路将要穿越的多年冻土半数以上属高温冻土，有40％为高含冰量冻土。在全球转暖的情况下，青藏铁路的修建必须考虑50～100年的气候变化。最近的预测认为：至2050年青藏高原将升温2.2～2.6℃，因而，铁路成败的关键在于能否保护多年冻土使其不融化。世界上在冻土区筑路已有百处以上的历史，但报道的冻土区铁路的病害率平均在30％以上。根据国内外多年冻土区筑路的经验和教训提出，青藏铁路的设计应该改变单纯依靠增加热阻（增加路堤高度，使用保温材料）消极的保护冻土的思路，而应全面采用“冷却路基”积极的“降低地温”的原则，特别是在高温、高含冰量 地段必须如此，进一步提出了通过改变路堤的结构和材料来调控辐射，调控对流和调控传导，以达到“冷却路基”的具体措施。     

气候温升背景下青藏工程走廊带多年冻土热融蚀敏感性分布预测研究

为揭示气候温升背景下青藏工程走廊带多年冻土热融蚀敏感性分布规律,基于现有地温分布、活动层厚度的野外监测数据建立了二者与热融蚀敏感性之间的多元回归模型,并采用开放系统地气耦合模型对2016年以后气候温升模式下多年冻土年平均地温和活动层厚度变化进行数值研究,进而获得未来20 a和50 a青藏工程走廊带多年冻土热融蚀敏感性分布预测图.研究结果表明,走廊带内冻土年平均地温越低,受气候温升的影响越大,而活动层厚度则随地温和气温的升高而增大,年平均气温-5.5℃工况下,其年平均地温和活动层厚度增幅分别为0.015 4℃/a和0.86 cm/a;融区和高温冻土区主要分布在走廊带沿线的河流、谷地和盆地等区域,且随着气温的逐年增加,预计2066年低温冻土区域比例将减少52.1%,高温冻土区域和融区面积比例总计将增加74.7%;走廊带内多年冻土的热融蚀敏感性将大幅增加,且极敏感型冻土的增加比例将随时间而加速增长,到那时极敏感型冻土比例将增长1倍以上,敏感型和极敏感型冻土将占整个走廊带内多年冻土区的78%以上.     

混凝土路面施工质量分析与控制

随着高等级公路的大量投入使用,在混凝土路面公路运营中出现了大量的问题,使得我国为了维护公路运输的正常运行必须每年投入大量的资金来维修路面工程.为了保证高等级公路系统的正常运营,减少维护和维修高等级公路路面工程的费用,研究混凝土路面施工质量控制、确保公路施工完成后工程产品的优质美观显得相当重要.     

立足科研 冻土扬威——访中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员李东庆

李东庆博士主要从事冻土及寒区道路工程和含天然气的海底软土工程特性方面的研究工作。在有关多年冻土退化，冻土工程模型试验与冻土冻融过程数值仿真、冻土路基工程应用技术等方面的研究工作中取得了创新性的成果，对多年冻土地区路基稳定性的影响因素和不同路面类型与不同路基高度对路基下多年冻土的影响程度进行了详细的模拟分析研究．     

考虑水泥土软化特性的桩承加筋路堤渐进破坏研究

针对目前水泥土桩承加筋路堤稳定性计算较少考虑水泥土应变软化特性的不足，采用无筋水泥材料破坏后特性的应变软化模型(Concrete Model, CM)研究桩承加筋路堤的失稳过程，通过分析不同位置桩体受力特性和桩体塑性区的发展情况，探究桩体的破坏顺序及破坏模式.结果表明：CM模型能够准确地模拟应变软化对水泥土剪切和弯曲破坏的影响，忽略水泥土桩的应变软化特性会高估桩承加筋路堤稳定性；水泥土桩破坏由桩身弯矩和轴力分布控制，桩体破坏诱发的应力释放引起临近桩体的内力变化，导致临近桩体发生渐进破坏；坡面下的桩体容易发生弯曲破坏，破坏方向由坡脚向路堤中心延伸，而路面下的桩体容易发生剪切破坏，破坏方向由路堤中心向坡脚延伸；加筋体刚度的提高会降低桩体的弯矩，桩承加筋路堤的破坏模式由渐进破坏转变为承载力不足的瞬时破坏.     

边坡渗流对冻土地区路基稳定性的影响分析

利用数值模拟方法,分析了在多年冻土地区修筑路堤后,夏季路式边坡积水通过路堤及在其下土壤的渗流过程中,由于对流换热所引起的路堤基底的不稳定现象。通过计算机数值模拟进一步证实,夏季路基边坡积水可导致路基基底之下的多年冻土上限下降,并使路基下形成凹型融化核或扩大已有融化核的深度和范围,从而加大路堤的融化下沉量和冬季的冻胀量,造成路基稳定性程度明显下降。     

青藏高速公路路基降温措施有效性模拟分析

为了评价已有的冻土路基工程技术对青藏高原多年冻土区高等级公路宽幅路基的适用性,运用ABAQUS有限元软件及其二次开发平台,建立了多年冻土地区宽幅路基温度场有限元分析模型,并运用该模型对普通路基、碎石路基、EPS隔热层路基以及隔热层-碎石复合路基温度场进行对比分析,对4种宽幅路基融深变化规律进行研究.结果表明,不同降温措施条件下路基温度随时间均呈周期变化,但每年平均温度总体上升,且相同的时间和路基宽度条件下,隔热层-碎石复合路基温度最低、热稳定性最好;普通路基第十年最大融深随路基宽度的增加呈直线上升趋势,碎石路基融深随宽度的增加呈三阶段增长趋势,EPS隔热层路基融深随宽度的增加呈两阶段增长趋势,复合路基融深随着宽度的增加逐渐增加但变化不大;单一的EPS隔热层措施、碎石路基对于多年冻土区宽幅路基降温效果较差,隔热层-碎石复合路基降温效果最优.