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原文传递基于不协调变形控制的路基拓宽设计理论与方法

论文题名：	基于不协调变形控制的路基拓宽设计理论与方法
关键词：	不协调变形;变形控制;路基拓宽工程;新老路基;路基结合部;设计理论和方法;路面结构层;地基;拉应力;路基路面;路基顶面;计算模型;基层顶面;处治技术;病害;有限元计算方法;非线性本构关系;同作用;室内模拟试验;公路
摘要：	近二十年来，我国公路建设发展迅猛，同时也面临越来越多的公路改扩建工程。一方面，由于路基拓宽工程在新老路基的填料、地基等方面存在差异，容易形成特有的路基路面病害，从而影响道路的使用性能和使用寿命。另一方面，有关路基拓宽和新老路基结合部处治技术方面的理论研究相对缺乏，现行设计、施工规范涉及较少。因此有必要对路基拓宽设计理论与方法进行深入研究。在对既有工程及相关资料调研的基础上，采用概化分析方法，考虑地形和地基条件、拓宽范围、新老路基填挖形式、新老边坡类型和共同作用层厚度等因素对路基拓宽方式进行了系统的分类和总结。通过现场调研和测试，对路基拓宽工程病害的成因机理进行了分析，表明，相关病害通常是新老路基间的不协调变形、新老路基之间的不良结合、路基路面整体抗变形能力、路基稳定性和水文、地质条件等多种因素共同作用的结果，但新老路基之间的不协调变形和不良结合是导致产生病害的主要原因。论文对路基拓宽工程中新老路基的不协调变形的主要来源、计算模型和形态特征等进行了深入研究。路基不协调变形的主要来源包括新路基的压缩变形、新老路基的地基固结变形差异以及新老路基结合部的蠕滑或滑移等三个方面；计算模型考虑有限元计算方法，采用单元生死技术获得地基初始应力，全过程模拟施工工序，综合考虑地基三维固结理论和路基岩土体的非线性本构关系；通过理论数值模拟并结合现场调查和室内模拟试验，揭示了新老路基不协调变形的总体特征，即老路堤的不协调变形呈上凸状，新路堤的不协调变形呈下凹状，路基顶面的不协调变形总体呈“～”形。以路基不协调变形作为路面结构层底的约束条件，采用平面有限元方法，系统分析了 “～”形的路基不协调变形对道路路面结构的影响。结果表明，该不协调变形在沥青路面中产生结构附加应力，表现为基层底面拉应力、基层顶面拉应力以及新老路基结合部的应力集中等三种方式。在确定路基拓宽工程设计状态的基础上，建立了以新老路基顶面不协调变形(变坡率)为设计指标，以基层顶面或底面弯拉应力为验算指标的“基于不协调变形控制的路基拓宽设计理论、方法、指标和标准”。最后根据新老路基不协调变形的来源和组成，明确了不协调变形的控制途径，提出了新老路基结合部处治的基本技术思想和一系列实用技术措施，并在重庆、上海等地得到成功应用。论文所提出的基于不协调变形控制的路基拓宽设计理论和方法，为今后相关公路路基拓宽工程的设计提供了有价值的参考和有效的技术支持，具有一定的经济效益和社会意义。关键词：路基拓宽；新老路基；不协调变形；路面结构响应；设计方法；处治技术
作者：	黄琴龙
专业：	道路与铁道工程
导师：	凌建明
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2004
正文语种：	中文