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原文传递强夯隔振装置研发及其工程技术应用

论文题名：	强夯隔振装置研发及其工程技术应用
关键词：	高速公路;路基加固;强夯隔振装置;施工工艺
摘要：	强夯技术是高速公路工程中常用的地基、路基加固技术，对提高路基密度、控制路基沉降等具有良好的工程效果。但是，强夯振动对周围结构的不利影响，严重制约了强夯技术的工程应用，是工程中亟待解决的工程技术问题。目前，国内外对木板夹充气轮胎、混凝土板夹气垫等隔振装置进行了试验研究，但现有的隔振装置存在缺少配套的施工设备，施工效率低和造价成本高等问题，因此强夯隔振装置及其工程技术应用亟待设计和研发。　　本文结合高速公路改扩建工程，分析了高速公路路侧的地基强夯面波分布特征;采用数值模拟的方法，分析了气垫和轻质现浇隔振材料的隔振效果，优化了两种隔振材料的技术参数;开展了气垫、模板夹气垫、轻质现浇材料的室内模型试验，分析了不同隔振深度、振动频率和激振力对隔振效率的影响，优化了相关隔振参数和材料设计。根据气垫隔振材料的特点，设计并研发了专用的气垫隔振装置和相关施工设备，提出了相关施工该工艺。　　研究结论如下: 　　(1)高速路公路改扩建工程的强夯施工现场监测表明，距夯点4.5m处的路基边坡坡脚的水平、竖向振动速度为45.85mm/s、73.5mm/s，距夯点8.7m处的硬路肩，水平、竖向振动速度为29.13mm/s、3.81mm/s;位于测试车辆内水平、竖向振动速度分为8.31 mm/s、2.96mrn/s;距夯点19.7m的中央分隔带，水平振动速度为14.31mm/s，竖向振动速度为3.27mm/s，水平振动速度对于周围环境的影响要大于竖向振动速度，因此隔振装置设计应优先考虑对水平振动速度的隔振效果。　　(2)气垫、轻质现浇材料的隔振数值模拟表明，隔振深度为6m和9m，振动频率为20Hz和10Hz时，两种材料到达最佳隔振效果。考虑到强夯振频，优选振动频率为10Hz，隔振深度为9m;在10Hz振频和9m埋深下，两种隔振材料的水平隔振效率分别为73％、39％，竖向隔振效率分别为68％、35％。气垫隔振材料的弹性模量（即气压）对于隔振效率基本没有影响;轻质现浇材料的密度、弹性模量对隔振效率具有较显著的影响，当轻质现浇材料的密度从700kg/m3增加到1100kg/m3时，水平、竖向隔振效率分别提高了6％、5％;弹性模量从348MPa增加到1187MPa时，水平、竖向隔振效率分别提高了23％、20％，轻质现浇材料的刚度对隔振效率的提升效果更为显著。　　(3)气垫、模板夹气垫和轻质现浇材料室内模型试验表明，气垫隔振材料与空沟隔振效率基本相当，在52kN的激振力、0.5m隔振深度的工况下，前者的水平、竖向隔振效率为73％、70％，较后者仅分别降低了4％，3％;气垫隔振材料两侧增加木质模板，隔振效率损失了约5％;轻质现浇隔振材料比气垫隔振材料的隔振效率降低了约35％;三种隔振材料的隔振效率随着振动频率的增加而提升，随着激振力的增大而降低。　　(4)结合室内模型试验和数值模拟的结果，设计了气垫隔振装置，设计研发了专用隔振装置插板设备，根据设备的特点进行了相应的施工方案设计，为气垫隔振装置的工程应用提供了施工技术。
作者：	张硕
专业：	建筑与土木工程
导师：	姚占勇;蒋红光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2019