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原文传递高速公路改扩建新旧路基差异沉降规律及加固技术研究

论文题名：	高速公路改扩建新旧路基差异沉降规律及加固技术研究
关键词：	公路拓宽;新旧路基;差异沉降;土工格栅;碎石桩;水泥粉煤灰碎石桩;基础加固
摘要：	随看我国经济的飞速发展，交通运输行业也迎来了机遇与挑战，虽然国家不断加大对高等级公路及城市道路的建设力度，但路网中较低等级的道路已经无法满足现如今日益增长的交通需求。对现有低等级道路进行改建拓宽，是解决高速公路拥挤问题的最佳解决方案。高速公路改扩建工程作为近些年发展起来的一项系统性工程，在各个方面都存在一些工程难点，其控制新旧路基差异沉降更是一直难以解决的问题，本文依托高青至广饶高速公路部分路段加宽工程，对新旧路基差异沉降问题展开了深入的研究，获得了一些有价值的结论。　　(1)从路基沉降计算理论入手，基于土体孔隙介质特性探讨了影响路基沉降的因素，并在经典分层总和沉降法基础上引入了路基侧向变形这一计算变量，通过查阅相关侧向变形文献，将路基边坡对路基侧向变形的作用等效为被动土压力，建立了考虑侧向变形的路基沉降计算模型，修正了传统计算方法，通过与现场试验进行对比分析，计算曲线与现场监测沉降曲线吻合，验证了该修正方法的合理性。　　(2)通过建立新旧路基地质力学模型，分别研究了土工格栅、碎石桩和CFG桩的加固效果。模型试验结果表明:在常规新旧路基模型中新路基路面沉降较大，新旧路基搭接部差异沉降明显，在极限荷载下，路基失稳模式表现新填路基产生滑移面，部分路基产生滑移;土工格栅加固路基可以有效限制新填路基侧向变形，在一定程度上减少了路面沉降，路基与土工格栅组成加筋土提高了路基的抗剪强度，在相同加载条件下，路基极限荷载比常规路基提高较大;碎石桩虽可以将部分荷载传递到路基深部，但在路基加载过程中产生了扩孔现象，碎石桩扩孔增加了新填路基的侧向变形，没有达到控制路面沉降的作用，路基失稳模式与常规路基相同，对新填路基加固效果较差;CFG桩既可以将路面荷载传递到路基深部，又因土拱效应有效限制新填路基的侧向变形，对路基加固作用和控制差异沉降效果最好。通过对模型试验中路基竖向沉降及侧向变形的分析，验证了理论分析中侧向变形对路基沉降的影响，确定了修正计算方法的合理性。　　(3)模型试验受试验条件和监测点的限制，无法全面的对每个工况进行更进一步的研究，为了更加深入的研究不同结构物的加固效果，利用ABAQUS对不同加固方式进行数值模拟分析。模拟结果表明:土工格栅在路基边坡坡腰位置加固效果最好，在坡脚和坡顶位置加固效果相对较弱;CFG加固形式模拟了两种桩长的工况，结果表明长桩可以有效控制新填路基的失稳，提高其稳定性，通过分析桩的受力变形情况，分析了CFG桩的作用机理。数值模拟提取了更多的路基模型不同位置的变形数据，对路基模型的应力应变规律有了更加直观具体的认识。　　本文通过数值计算、模型试验和数值模拟三种研究手段，研究分析了高速公路改扩建工程中新旧路基差异沉降问题及不同加固技术的加固机理和加固效果，补充完善高速公路改扩建领域相关研究，相关研究基础和研究成果能够为高速公路改扩建工程提供一定的参考。
作者：	吕高航
专业：	建筑与土木工程
导师：	崔伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文