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滨海软土低路堤变结构刚度调平数值模拟
| 论文题名： | 滨海软土低路堤变结构刚度调平数值模拟 |
| 关键词： | 公路建设;软土路堤;变刚度法;应力分布;数值模拟 |
| 摘要： | 本文以广西滨海一级公路犀大段为工程背景，由于地质形成的特殊性及地形的限制，本路段拟采用低路堤设计，其下经常存在软土层，该软土特点有:(1)高水位，地面以下30cm可到常水位，并且难以派疏;(2)除饱和软粘土外，局部存在饱和粉细砂;(3)人工海水养殖的影响，海水、地下水对混凝土具有结晶类、结晶分解类腐蚀。这极大地制约了道路的长期稳定和安全使用，使得滨海道路建设的难度加大。 一般认为低路堤的填土高度2.5m以内，采用低路堤方案，荷载传递到土基的应力增大，会产生路面不均匀沉降和地基残余变形等问题。本文旨在利用碎石改变路堤结构以改善土基应力分布，分沥青路面和水泥混凝土路面两种工况。首先根据规范要求的交通荷载和计算理论——沥青路面多层弹性体系理论和水泥混凝土路面弹性半空间地基有限大矩形板理论，分析交通荷载传递到路堤顶部的应力情况，然后进行线性拟合从而简化荷载;其次，根据等体积原则，以低路堤变结构刚度调平为指导，设计70个模拟方案;再次，建立相关的模型，通过ABAQUS进行模拟;最后，整理模拟的数据，分析路堤内应力应变特性，得出最佳方案。分析结果表明: (1)土基应力分布与路堤应力扩散程度无明显的关系。 (2)沥青路面的最佳方案来自竖直水平方向耦合变刚度法，方案28-3采用4×1.7m倒梯形碎石墙+路堤顶部底部两碎石层，由于碎石层起到排水作用，有利于滨海路堤的施工;方案17-1采用拱角78.7°+4×1.5m+6×1.0m布置，所得的平均应力最小，但是在施工过程中排水较为困难，只适用于一般低水位的路堤; (3)水泥混凝土路面最佳方案同样出自竖直水平方向耦合变刚度法，方案27-2和方案28-2分别采用T型墙和倒梯形墙+路堤底部碎石层布置，两者都能达到平均应力最小的目的，但从施工难易来看，T型墙的施工工艺更为简单，且底部碎石层也起到了排水的作用，适用于滨海路堤; (4)与压实填土路堤相比，沥青路面低路堤各方案都能减小瞬时沉降量，应力分布较好方案还能改善了路面的不均匀沉降;同样，这一结论也水泥混凝土路面上得到反映，说明应力分布的均匀性与沉降的均匀性相关联。 |
| 作者： | 梁朋 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 张信贵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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