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桥头跳车现象是高速、一级等高等级公路常见的工程问题之一,也是世界交通工程难题。随着社会进步与发展,高速公路已成为现代化建设不可或缺的重要基础设施,如果桥台台背回填土不适当地处理,容易导致桥头跳车现象的发生。桥头跳车在各等级公路中潜在危害极大,不仅影响乘车的舒适性,而且降低了行车的性,并使得桥头路面加速破坏,增加路桥维护成本,带来严重的经济损失和社会不良影响。因此,如何有效地进行桥台台背回填土处治、有效控制桥头跳车、保证公路交通正常、高速运营已引起全球的关注。 目前有机高分子土工合成材料在工程中广泛应用,土工格室是土工合成材料中具有较好力学性能的新型材料。本文针对如何防治桥头跳车技术开展研究,首先对土工格室加筋处理桥头跳车问题进行力学分析,研究利用土工格室材料的特点和性能,考虑土工格室的水平剪应力作用,计算水平剪应力作用下的地基内部应力场和位移场,在此基础上分析土工格室加筋台背填土减小差异沉降的力学机理。本文通过理论计算,分析了有无土工格室加筋的桥台路基沉降及变化规律,计算结果分析表明,路基沉降是引起不均匀沉降的重要原因,合理的加筋能减小路基与桥台之间台阶沉降。通过应用ABAQUS对桥台路基沉降的有限元数值计算分析表明:路基沉降量随着加筋层数的增加而减小,
也就是说,载荷一旦作用于路基,在载荷的下方就会形成起契状的主动区域,它又通过过渡区域进行挤压,从而使被动区域发生隆起。也就是说,通过沿滑移线的剪切力和移动主动、过渡、被动三个区域的力决定了地基的承载能力。不仅在沙基地上可以十分明显的体会到以上原理的真实过程,在软基公路上也会找到这种的样板,只不过其形成的速率较之在砂上的变化慢些罢了。即使较好的路基材料也仍然无法避免其横向移动。一般的高速公路路基都高出地面好几米,吸水翻浆不太容易,但长期沉降依然存在。究其原因,雨水渗透、材料流失、基地下沉是其中部分原因,路基路面在车轮荷载长期碾压、振动力的作用下,材料向路基断面两侧横向位移不可否认是另外一个十分重要的原因。以我省各地各级公路为例,都有在该路的主行车道上可以明显感觉到路面已经被压出了一条“S”型沟状带。部分高速公路也不例外,汽车行驶在行车道上的颠簸明显强烈于行驶在超车带上的感觉,在道桥连接段尤为明显(俗称“桥头跳车”)。这种沟状路基沉降就是路基材料横向滑移的典型。
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土工格室分普通土工格室和高强度土工格室两种
双向增强复合地基因可兼顾水平加筋体与复合桩基两者的优点,近年来越来越受到工程界的认可,其中,“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基,因其对软土地基良好的处治效果,以及在施工成本与时效方面的优势,被广泛应用于高速交通领域的地基处理。然而,目前其理论研究仍处于研究的初级阶段,特别是“路堤-格室垫层-桩土加固区”共同作用方面尚有待进一步研究。为此,本文在 自然科学基金“散体材料桩复合地基承载机理及其按变形控制设计理论研究”(51078138)的资助下,通过理论分析,结合室内模型试验,对路堤荷载下“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基承载机理及其变形计算方法进行深入系统的研究。
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