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土工格栅在道路改扩建工程中的应用研究
| 论文题名： | 土工格栅在道路改扩建工程中的应用研究 |
| 关键词： | 道路改扩建工程;路基拼接;差异沉降;土工格栅;加筋效应;受力特性;变形特征 |
| 摘要： | 近几年来，随着我国交通运输行业的快速发展，对现有道路的通行能力的要求越来越高，早期建设的部分道路已经无法满足现今日益加剧的交通量的需求，为了缓减交通拥堵，提高经济的发展，我国面临的道路改扩建工程将会越来越多。因此，新老道路拼接结合处的差异沉降的治理就成为道路改扩建工程中亟待解决的重要问题。在已有的新老道路拼接工程中，为了控制新老路基差异沉降，广泛使用土工合成材料等加筋材料来连接新老路面，但对于土工材料铺设层数和位置等目前多为经验性，缺乏相应的理论分析和技术指导，存在经济上的浪费和治理效果欠佳的现象。本文针对土工格栅加筋新老路基的沉降控制问题进行了研究。 首先阐述了土工格栅常见的几种类型以及在工程上的应用，分别介绍了加筋土、新老道路拼接国内外的研究现状，通过分析有限元加筋结构模拟的方法，本文选取嵌入区域约束来考虑筋土界面的相互作用。以已有的土工格栅加筋路基室内模型试验作为本文筋土界面数值模拟的验证模型。通过数值模拟分析，验证本文所采用的筋土相互作用的可行性。 通过对沥青混凝土路面的热传导相关理论和计算方法进行分析，简要介绍了太阳辐射理论、气温及对流热交换理论、路面有效辐射理论以及ABAQUS中的蠕变模型。以大连市金州区内某道路改扩建新老路拼接段为研究对象，利用有限元软件ABAQUS建立拼接道路温度场计算模型并求解出温度场，在此基础上，再次建立加筋道路模型并结合温度场分析结果文件进行连续变温的加筋道路数值模拟分析，通过控制轴载作用位置、土工格栅铺设层数和位置、土工格栅模量以及轴载大小来研究新老路拼接中土工格栅的加筋效应、受力与变形特征以及铺设土工格栅控制差异沉降的效果，为道路改扩建工程提供设计意见。主要研究工作和相关成果如下： （1）通过ABAQUS有限元软件，根据加筋路基室内模型试验，建立加筋路基有限元模型，验证筋土相互作用的合理性。 （2）建立变温条件下的未加筋拼接道路的有限元数值分析模型，分析车辆标准轴载的作用位置对路面受力变形的影响范围及特征，发现最大沉降发生在路面衔接处。 （3）在此基础上，分析加筋位置和加筋层数对土工格栅加筋对道路不均匀沉降的控制效果，发现在每层台阶上各铺一层土工格栅后治理效果最佳。 （4）进一步地研究格栅模量和轴载大小对加筋路基受力及变形特性的影响。 |
| 作者： | 雷金昌 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 郝冬雪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北电力大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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