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53000字硕士毕业论文微探高速公路拓宽桥梁过渡段不平衡沉降控制技术

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:53000字
论点:加宽,过渡,沉降
论文概述:

本文是一篇路桥工程论文,主要论述了针对路桥过渡段加宽不均匀沉降控制尚无统一的设计标准和处置措施。

论文正文:

第一章导言

1. 1研究目的和意义我国经随着济的迅猛发展,汽车年增长率达到20%,远远超过我国的经济增长速度,而我国已建的$.5万多公里高速公路中绝大部分是4车道高速公路,已经不能适应交通量的增长,迫切需要扩大道路通行能力。解决这一问题目前有两种途径:一是临近原高速公路新建高速公路,另一种方法是对现有高速公路进行改扩建,在其基础上进行加宽。而第一种方法投资规模大,占用土地较多,且容易造成高速公路网分布不均。因而现阶段,我国高速公路的扩建大多采用第二种法案,即对老路进行加宽,提高其通行能力。截止到现在,我国已经对广佛高速公路、沪杭雨高速公路、沈大高速公路、海南环岛东线、杭宁高速公路二期、沪宁高速公路、南京绕城高速公路等先后进行了改扩建,高速公路改扩建工程己经成为我国公路建设的关键。目前,在高速公路改扩建工程中,对路桥过渡段路基加宽的研究很少。但是,由于其所处位置特殊,临近桥台等构造物,施工比较复杂,如果设计方案不合理,施工中采取的措施不当,就会造成路桥过渡段纵横向产生不均匀沉降,引发公路病害。例如,路桥过渡段纵向不均匀沉降会导致路面出现横向裂缝以及桥头“跳车”现象;过渡段横向由于新老路基结合部以及新老路基作用下地基的不均匀沉降会导致路面出现纵向裂缝、沿新老路基结合面的滑移和路基整体失稳破坏。这些病害不仅会影响行车速度与舒适感,甚至会造成严重的交通事故。国内外对路桥过渡段桥头“跳车”病害进行了很多研究,但至今仍没有一种方法能彻底解决跳车现象的发生,虽然我国高速公路拓宽工程取得了一定进展,但国内针对路桥过渡段加宽尚无统一的设计和施工技术规范。加上高速公路拓宽改造工程施工难度大、工艺复杂、对质量要求高,因此,如何解决高速公路路桥过渡段加宽中纵横向不均匀沉降问题,为高速公路加宽提供可靠的理论依据,确保其质量,具有重大的意义。...........................

1.2路桥过渡段加宽存在的问题及带来的危害在高速公路改扩建工程中,对路桥过渡段这一特殊位置进行加宽会遇到很多问题。本文认为主要有以下几方面:(1)在老路过渡段出现搭板脱空、积水等病害情况下如何进行加宽。(2)采取何种防治措施避免新加宽过渡段路堤纵横向不均匀沉降,同时保证新加宽路堤纵横向刚度与塑性变形渐变过渡。针对以上两点问题,如果不采取有效地措施予以解决,将会在改扩建工程进行当中或投入运营后出现一系列危害,例如:(1)如果老路出现过渡段搭板严重脱空问题,若不及时进行处理,不仅会影响老路的正常运营,还会对改扩建工程的施工造成影响。(2)若路桥过渡段加宽路堤出现纵横向严重不均匀沉降,纵向会造成桥头“跳车”、路面横向开裂。横向会导致路面结构的损坏,例如沥青路面会在结合部产生纵向裂缝、面层开裂破碎、道路横坡改变等;水泥混凝土路面会在结合面附近出现扩展的纵缝或横缝、错台等现象。(3)路面病害的产生和道路纵横坡的变化会降低道路结构性能和服务性能,甚至会造成交通事故,威胁行车人员的生命安全。.............................

第二章 既有高速公路路桥过渡段病害类型及处置技术
2. 1路桥过渡段搭板脱空、积水病害处置措施国内外研究学者针对路桥过渡段搭板脱空问题进行了大量的研究,而板下压浆处治方法由于成本低、不用开挖搭板及台后填土、施工工艺简便、旧路面利用率高、技术成熟、对桥台构造物影响很小以及交通所需封闭时间短,基本不影响车辆通行等一系列优点,因而在国内被广泛应用于桥头混凝上搭板板底脱空的处治。下面就板底压浆处置板底脱空的加固机理、加固作用、设计内容与施工工艺进行分析,并评价此方法的处置效果。
2.2板底压桨加固机理桥头混凝土搭板板底压浆是利用液压原理,在混凝土搭板底部脱空区域钻通过注浆管利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料以充填、渗透和挤密等方式排除板下空隙中的水份、空气,凝固后产生一定的强度,恢复板底的均匀支撑,以达到对桥头混凝土搭板板底脱空的有效处治,减少未来发生卿泥、沉降、错台、断裂的可能性,延长搭板和路面的使用寿命,提高路面使用质量。除此之外,板底压浆处理搭板脱空问题,浆液通过注浆管注入搭板下脱空区域,不仅可以填充脱空区,还可进一步和路基土产生固化反应,提高过渡段填土的密实程度,减少填土与桥台之间的刚度差,缓解桥头跳车现象。与此同时,还能防止雨水下渗对回填材料的软化作用。........................
 第三章 路桥过渡段加宽不................31-463.1 不均匀沉降产生................ 31-343.1.1 纵向不均匀沉......... 31-323.1.2 横向不均匀沉..................... 32-343.2 不均匀沉降防治...............34-453.2.1 设置桥头混凝................. 343.2.2 合理选择台......................34-373.2.3 削坡与开挖台阶 ....................37-393.2.4 严格控制............. 39-403.2.5 应用土工合成................. 40-413.2.6 台背软土............41-453.3 本章小结......................... 45-46第四章 高速公路路桥过渡....................46-764.1 有限元理论及ADINA有限................46-494.1.1 有限元理论....... 46-484.1.2 ADINA有限元软...................... 48-494.2 计算模型的建立................. 49-544.2.1 材料本构关系.................. 49-504.2.2 基本假定 ......................504.2.3 计算模型的.............. 50-514.2.4 材料参数选取.................... 51-524.2.5 边界条件............ 52-534.2.6 网格划分.................. 53-544.2.7 工程条件................... 544.3 过渡段加宽横断............. 54-684.3.1 横断面处理前变......................54-584.3.2 横断面不均匀沉..................58-594.3.3 横断面地基优化...............59-654.3.4 土工格栅铺设方.................... 65-67 第五章路桥过渡段加宽路基填筑技术
5. 1工程概况京港澳高速公路是国家高速公路网(7918网)中的“射3\"(北京一港澳)线,自北向南连接北京、石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、香港、澳门等多个中心城市,连接了华北、华中、华南三大经济区,是我国最为重要的南北运输通道。而京港澳高速公路(河北段)是其中的重要组成部分,根据交通量预测,按现有技术标准,至2015年将全部进入三级服务水平。因此,扩建本段高速公路是十分必要的。京港澳高速公路(河北段)改扩建工程沿线分布众多大、中、小桥(涵)及通道,均需对其进行加宽。而对桥台(涵)背这些特殊部位路基进行加宽是保证整个改扩建工程顺利完成的关键,需要正确的施工措施与施工方法来保证工程质量,因此,有必要对过渡段加宽路基填筑技术进行研究,提出一个可行的施工方法,为工程实际提供参考。
5. 2过渡段加宽路基填筑施工工艺根据京港澳高速公路(河北段)改扩建工程设计方案,选择8%石灰土和液态粉煤灰作为台背回填材料。桥台高度>5 m回填液态粉煤灰。第四章数值模拟分析也表明这两种材料作为台背回填材料具有一定的优势,尤其是液态粉煤灰,刚度大,质量轻,自身沉降小,优势明显。加之工程沿线有大量粉煤灰资源,选择它作为台背回填材料既能废物利用,又可节约资源,重要的是能起到良好的控制纵横向不均匀沉降的效果。因此,本章主要研究这两种材料的路基填筑工艺。................................

结论随着既有高速公路己经不能满足如今交通事业的发展,高速公路改扩建工程己进入大规模发展时期,但针对路桥过渡段这一特殊位置加宽的研究还比较少,缺乏标准的技术规范和施工措施,需要对其进行深入的研究。因此,本文以京港澳高速公路(河北段)改扩建工程为依托,对路桥过渡段加宽纵横向不均匀沉降产生原因进行了理论分析,并通过有限元软件ADINA研究了高速公路路桥过渡段加宽纵横向不均匀沉降控制措施,并提出了路桥过渡段加宽路基填筑方法,主要得到以下研究成果:(1)对既有高速公路路桥过渡段病害类型进行了归纳总结,针对搭板脱空、积水病害类型,分析了这一病害的机理、病害特点及产生原因,并提出使用板底压浆技术对其进行处理加固,并对板底压浆加固机理、板底压浆作用、设计内容及施工流程进行了详细研究,并通过列举实例说明板底压浆能够治理搭板脱空病害。(2)对路桥过渡段加宽纵横向不均匀沉降原因进行了分析,并针对不均匀沉降产生的原因,对过渡段加宽纵横向不均匀沉降防治措施进行了详细阐述。(3)针对路桥过渡段软土地基,使用ADINA有限元软件建立路桥过渡段加宽纵横向二维有限元模型,通过对加宽横断面进行分析,得出新老路基的变形规律:路基加宽后,新老路地表附加竖向沉降曲线呈“反盆型”分布,老路中心地表沉降值最小,老路地表沉降值越接近新加宽路基沉降越大,在老路坡脚附近达到最大值,随后沿新路表逐渐减小。地表水平位移在新路荷载重心(对应平行四边形形心)侧分界,在其左侧,水平位移为负值(指向道路内侧),随着距离增大,位移逐渐减小,在老路中心的地表水平位移为零。在新路荷载重心右侧,水平位移为正值(指向道路外侧),从分界线到新路坡脚,水平位移逐渐增大,在新路坡脚附近达到最大,再向外侧则水平位移逐渐减小。
参考文献(略)