[博士]異型斷面路基工程特性及其上承結構的研究

內容簡介

　　[博士]異型斷面路基工程特性及其上承結構的研究　　學科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度：2005　　近年來，隨著我國交通設施基礎建設的深入開展，高等級公路、鐵路建設中更頻繁地碰到了異型斷面路基路面的修筑問題，但異型斷面路基極易造成各類路基路面病害。從總體上看，國內關于異型斷面路基路面整體設計的理論研究還處于起步階段，嚴重制約異型斷面路基上承路面工程的建設質量和建成后的長期使用性能。開展西南山區(qū)填挖過渡段路基路面整體設計方法的研究，對于提高路基路面結構設計水平，避免路基上承結構的早期破壞，保證路面使用壽命，都有重要的經濟和技術意義?！　? 本文在教育部優(yōu)秀青年教師資助計劃項目“異型斷面路基路面綜合設計理論研究”(項目編號:laoo)、四川省交通廳科研項目“新老路基不均勻沉降對路面長期性能的影響”、西部交通建設科技項目“高原濕地郎川公路修筑及環(huán)境保護技術研究”(項目編號:200431800054-3)及鐵道部科技發(fā)展計劃項目“渝懷線斜坡軟弱地基填方工程特性及工程技術研究”(項目編號:2001 GO1”等的資助下，對異型斷面路基路面綜合設計理論進行了較系統(tǒng)、深入的研究，主要研究內容有:　　 (1)國內首次提出了異型斷面路基的概念，將橫向半填半挖路基、縱向填挖過渡式路基及縱橫空間填挖過渡式路基三者定義為狹義的異型斷面路基，廣義的異型斷面路基尚包括斜坡路基、舊路拓寬及樁基承臺式路基等。從總體上看，異型斷面路基具有一些共同特點:由于斷面(包括橫斷面或縱斷面)上幾何或材料的異型，將導致斷面上易產生差異變形(包括工后沉降和重復荷載作用下的永久變形)，而差異變形將對上承結構(路面、軌道、道面)產生附加力學響應，直接導致上承結構的使用壽命大大縮減?！　? (2)結合國道108線廣北段、四川綿廣高速公路、3I8國道川藏線、109國道青藏線等實地路況調查及既有文獻資料，詳細論述了異型斷面路基路面的病害現(xiàn)象及成因分析。異型斷面路基路面病害的機理可以歸納為兩大類:即路基穩(wěn)定性不足導致的損壞和填挖方路基不均勻沉降引起的損壞。路基滑動和支擋結構破壞是穩(wěn)定性不足的反映，而路面損壞的主要原因則是由于填挖方路基差異沉降引起。　　 (3)針對一橫向半填半挖路基，運用強度折減法，基于FLAC/SLOPEVersion 4.0軟件平臺，分析了因填挖結合部存在著的相對軟弱帶對路基穩(wěn)定性的影響，全面探討了破壞面性態(tài)、安全系數值隨軟弱帶與地基粘聚力之比值cw/c而逐漸演的過程。針對一橫向半填半挖異型斷面路基，基于FLACK"V2.1軟件平臺，進行了同時受橫向、豎向地震荷載作用的路基地震動力響應分析，全過程探討了異型斷面路基在地震荷載作用下的動力特性及穩(wěn)定性?！　? (4)較系統(tǒng)搜集整理了現(xiàn)行國內外相關技術規(guī)范及路面力學計算機程序，論述了它們在處理異型斷面路基路面整體設計與分析上存在的不足?！　? (5)建立起瀝青混凝土路面結構對半填半挖路基不協(xié)調變形力學響應的平面有限元模型，利用基于路基不均勻變形的平面有限元法對異型斷面路基瀝青路面進行結構分析，系統(tǒng)研究了不均勻沉降量，不均勻沉降長度及路面結構層參數對路面結構附加力學響應的影響;通過正交設計，對路面結構層進行優(yōu)化設計以改善路面結構的不利受力狀態(tài)?！　? (6)利用路面力學專業(yè)有限元軟件KENPAVE，建立起能考慮不均勻沉降對水泥路面附加影響分析的有限元模型，研究了路基不均勻沉降對波特蘭水泥混凝土路面(PCCP )的附加力學響應?！　? (7)提出了異型斷面路基路面病害防治的基本技術思想，即在保證路基穩(wěn)定的前提下，應盡可能控制填挖方路基的差異變形，同時必須從路基、路面、支擋、防排水等各方面進行綜合考慮，統(tǒng)一規(guī)劃;并以318國道四川境內二郎山至康定段改造為工程背景，國內首次通過室內大型土工離心模型試驗，比較了土工格柵、壓實系數等對減小異型斷面路基工后沉降及差異沉降的效果:結合既有文獻，系統(tǒng)闡述了異型斷面路基路面病害防治的各種工程措施，包括:建造支擋結構，直接修補裂縫，改善填上土質，注意填挖結合部位的特殊處理，注意加強防排水，設置預留沉降量、設置過渡段、多種措施綜合處治、選用合理路面結構、路面結構加筋及使用輕質填土等。

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