高速公路路基动应力及动态施工控制指标研究

论文摘要

长期以来,为了国民经济的可持续发展,减少高速公路对土地资源的占用,降低高填方路堤所带来的负面影响,低填方路基设计理念广泛的应用在我国高速公路建设中。本文以长沙绕城高速项目为依托，考虑到长沙绕城高速大量的低填方路堤修筑在池塘，稻田等耕作地上，随着时间季节变化，路基工作区性状容易发生变化。因此，对长沙绕城高速路基动力特性和施工质量控制指标的研究极为重要。由此我们结合长沙绕城高速低填方路基，对路基进行取土，做相关液塑限试验，提出施工建议，在施工时应先清淤然后回填，以保证路堤的质量，避免路基在以后工作中出现沉陷。利用光纤光栅仪和土压力盒对填筑不同区域的路基进行现场试验，分析研究了路基中附加动应力变化规律。运用有限元数值模拟，建立ANSYS有限元模型和沥青路面粘弹性疲劳损伤模型，对长沙绕城高速动态施工提出适当的控制指标，采用常规路堤和低填方路基对比的方式，模拟得出了常规路堤在超载路基动态模量的临界值，及其低填方路基的最小动态模量等控制指标。采用不同的试验方法，对长沙绕城高速试验路段进行弯沉、压实度、动模量、静模量等施工控制指标的检测。并建立了长沙绕城高速低填方路基FWD和BB法弯沉对比试验分析；FWD、PFWD和承载板法测回弹模量对比试验分析，分析得出不同的试验方法得出的试验结果有很好的相关性。本文还研究了路基压实度K与路基弯沉级回弹模量的相关性，得出了对长沙绕城高速低填方路基压实度测试具有参考性的，新的检测方法。最后初步提出了利用FWD动态弯沉盆控制路基动态模量的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题的提出
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要研究目的内容和技术路线
• 第二章 长沙高速典型路基设计的优势及其影响因素
• 2.1 高速公路低填方路堤适用性概述
• 2.2 低填方路基土质调研及地基土液塑限分析
• 2.3 低填方路堤毛细水上升对工作性状影响分析
• 2.4 小结
• 第三章 长沙绕城高速路基动应力传播规律研究
• 3.1 动态荷载下低路堤应力传递效应试验
• 3.2 动态荷载下路基传递效应试验数据处理与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 高速公路路基动力学指标数值模拟分析
• 4.1 ANSYS 有限元软件简介
• 4.2 有限元模型参数的选取和模拟
• 4.3 长沙绕城高速的沥青路面动疲劳模型分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 高速公路路基动态施工控制指标试验研究
• 5.1 弯沉对比试验分析
• 5.2 动态模量和承载板回弹模量对比试验分析
• 5.3 弯沉、回弹模量与压实度对比
• 5.4 高速公路路基动态控制指标体系初步探索
• 5.5 小结
• 结论与展望
• 主要研究结论
• 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士期间参与的科研项目