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桥涵台背刚柔过渡型处理措施及变形控制研究

薛伟  
【摘要】: 跳车是高速公路运营中最普遍的病害,影响了行车的舒适和快速,降低了道路的通行能力,还降低了车辆的使用寿命,最终影响道路的使用功能,本文依托垫邻高速公路科研项目《垫邻高速公路桥涵台背回填技术研究》,采用刚柔性过渡结构对跳车病害进行预防,起到了较好的效果,本文成果同时为西南地区相似的桥涵台背处治提供技术支持,研究成果对提高高速公路的社会效益、降低已建高速公路的养护维修费用、改善待建高速公路的质量都具有十分重要的意义。 本文在总结和分析国内外桥涵台背跳车的基础上,总结分析了导致高速公路跳车问题的原因,阐述跳车病害的主要特征,并简化跳车模型进行力学分析。通过对垫邻高速公路工程区的工程地质条件以及施工情况的调查,分析垫邻高速公路桥涵台背潜在病害因素,针对其潜在病害因素,采用刚柔性过渡结构对预防跳车,通过研究获得的主要成果和认识如下: (1)造成高速公路跳车病害的主要原因是桥涵台土体固结变形,回填材料的压缩变形、台背填土在重荷载下累计塑性变形与桥涵台之间出现沉降差引起的。 本文通过力学分析,对跳车的两种类型(未加搭板出现的台阶、搭板产生的纵坡差)通过力学平衡关系计算,结果表明路面的冲击力与台阶高度以及车辆自重有很大关系,车速越快、车辆荷载、纵坡坡度越大,产生的的冲击力就越大。 (2)预防跳车病害处治措施研究:基于桥台和基础与台背回填土及其地基的刚度差异以及台背回填与路堤的刚度差异,通过对国内外处治方法以及对垫邻高速公路桥涵台特点的分析,本文采取填料+搭板、填料+过渡台阶,填料+土工格栅加筋三种基本刚柔过渡结构进行桥涵台回填处治,在实际设计中,还采用了填料+过渡台阶+搭板、填料+土工格栅+搭板+过渡台阶等组合结构。从设计上达到控制变形的目的。 (3)结合垫邻高速公路本身的特点,选择了其中5个有代表性的桥涵台背采用刚柔性结构回填处治试验。通过对施工工艺的要求,结合压实度检测、野外承载板试验,面波检测,对施工质量进行控制,使台背回填的刚柔性过渡结构有较好的效果。 (4)为了验证处治桥涵台背的实际效果,进行了沉降观测以及沉降回归分析。同时按照回填材料的特点,对桥涵台背试验工点考虑流变性,进行三维数值计算,沉降检测、数值模拟计算的结果表明,本文采取的刚柔过渡结构控制了回填材料的变形、增强了回填材料刚度,起到了预防高速公路跳车病害的良好效果。


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