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旧路加宽的路面结构分析与路基处治技术研究
| 论文题名： | 旧路加宽的路面结构分析与路基处治技术研究 |
| 关键词： | 旧路加宽改造;路面结构分析;新旧路基;土工合成材料;应力分析方法;结构响应分析;变形差异;处治措施;层底拉应力;三维有限元分析法;结构受力;加宽路基;加筋;基层;沉降;薄膜单元;室内模型试验;试验研究成果;临界值;结构性 |
| 摘要： | 旧路加宽改造可利用有限的建设资金提高既有道路的等级，随着国民经济的快速发展， 旧路加宽改造工程越来越多。旧路加宽改造后，由于新旧路基在土质、结构、强度和固结时 间等方面的差异，必将在新旧路基间产生沉降与变形以及刚度的差异，此种差异是导致路面 沿纵向开裂等结构性损坏的最直接、最重要的原因之一。因此，旧路加宽综合处治技术的关 键是：一方面在设计和施工时采取有效的处治措施来减小这种差异；另一方面通过路面结构 层的优化设计来改善层底产生脱空时路面结构的受力状态，以保证路面结构在使用期间不会 因新旧路基间的这种差异而产生结构性的破坏。 路基经加宽改造后，新旧路基间沉降与变形的差异是必然存在的，运用相关的分析理论 与计算方法可对新旧路基间的沉降与变形差异的大小和分布形态进行研究。对于产生层底脱 空的路面结构，可采用弹性半空间地基的三维应力分析方法进行分析。三维应力分析方法可 考虑半空间体上下结构层之间既非完全连续，又非完全光滑的接触状态，且可较好地运用弹 性薄膜单元来模拟分析土工合成材料的加筋作用。 基于层底脱空的路面结构分析结果表明：当层底脱空深度大于2.0cm的临界值时，脱空深 度的变化对结构受力的影响甚微；而脱空范围的变化对路面结构响应的影响非常明显，脱空 范围越大结构受力越不利。路面表面变形和基层层底拉应力是结构响应分析的主要指标，而 以基层层底拉应力作为旧路加宽路面设计的控制指标更为合适，由此而计算得加宽路基层底 脱空范围的临界值为2.0m。通过结构层参数变化对路面结构响应的敏感性分析，发现基层厚 度是最主要的影响因素。 室内模型试验和现场试验路的测试分析结果表明，土工合成材料加筋可提高路基的回弹 模量，减小路基的不均匀变形，从而可有效地扩散上覆荷载的传递，阻止和延缓路面的破坏。 在室内外试验研究成果的基础上，提出了加宽路基处治的最佳方案——在二灰、粉煤灰等轻质 材料路堤中加铺土工合成材料加筋的综合处治措施。 [关键词]旧路加宽；综合处治；沉降与变形差异；刚度差异；三维有限元分析法；弹性薄膜单元；路面结构分析；脱空模式；土工合成材料加筋；轻质材料路堤 |
| 作者： | 孙四平 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 郭忠印 |
| 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 |
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