西部交通建设科技项目.docVIP

西部交通建设科技项目 合同编号：2001 318 812 59 路桥过渡段路基修筑技术 研究报告简本 长 安 大 学 二ΟΟ五年二月 1 项目背景 国外针对桥头跳车病害所造成的巨大养护和维修费用，及其所引起的不良社会反映，通过对大量桥头跳车病害的调查，提出了一些预防措施。发达国家由于高速公路起步早，现有的方法主要是补救维修。同时，由于其高速公路的路堤填土高度较低，通道数量较少，且施工周期较长，所产生的工后沉降较小，相应产生的危害就小，处治的思路与处治费用就会大不一样。国内也开展了很多这方面的研究工作，提出了一些处治方法，并在工程中积极推广应用。但有些方法处治机理不清，治标不治本，故有成功的案例，也不乏失效的报道。究其原因，主要是没有进行系统的研究，对处治方法的作用机理和适应性没有搞清楚，即使立题研究，也往往投入较少，只有宏观调查资料，而缺少试验分析结果，现场测试分析较少。因此，方法的推广应用就必然受到限制。当然，高速公路的建设实践，也积累了不少经验，总结出一些很有效的处治手段，因此，对这些问题开展深入系统的研究，对于保证高速公路车辆的交通安全和舒适行驶，提高高速公路的社会效益、降低已建高速公路的养护维修费用、改善待建高速公路的质量都具有十分重要的意义。 2 项目研究内容 2.1 主要内容 (1)路桥过渡段路基下地基沉降与沉降模拟试验系统研制 (2)车辆振动与冲击荷载作用性状与动载模拟系统研制 (3)路桥过渡段路基处治技术的适应性与作用机理研究 (4)路桥过渡段路基填土动力特性与相关参数研究 (5)路桥过渡段路基处治技术的仿真与优化 (6)路桥过渡段路基设计与计算方法研究 (7)路桥过渡段路基施工工艺与质量控制体系研究 (8)路桥过渡段路基病害治理的适应性研究 2.2 关键技术 (1)研制地基沉降模拟试验台 (2)研制车辆动载模拟加载系统 (3)数值仿真分析的有效性 2.3 采取的技术路线 3 主要结论 针对目前高等级公路路桥过渡段桥头跳车病害严重的现状，课题组在广泛调研的基础上，通过研制地基沉降模拟系统和动力加载模拟系统，开展了大规模的足尺模型试验、小比尺模型试验、室内三轴试验、数值仿真分析和现场测试，对路桥过渡段路基修筑技术进行了深入研究，得出了以下的研究结论。 (1)通过对不同地基条件的现场沉降实测，结合有限元分析，给出了路基下地基的沉降特征和分布曲线。在总结室内压缩试验和现场测试成果的基础上，研究了路基的沉降特征，推导了简捷准确的路堤变形计算方法。 ①通过应用平面应变固结变形有限元分析程序SSE2，并结合实际工程项目对地基的固结沉降进行了分析，得出了固结沉降变化曲线，并就沉降曲线的特征作了分析，其沉降最大值与曲线斜率、角度变化的关系可以应用于该类地基形式。 图1 试验平台概貌 ②通过对高填方路堤沉降规律的研究，结合实体工程测试结果得出施工期沉降与填土高度关系预测模型；分析路堤沉降特征，认为填土高度、施工速率、时间是影响沉降的主要因素。 ③在总结大量的室内压缩试验和现场测试成果基础上，采用割线模量法计算路堤填土的总沉降，并建立力、变形和时间的路堤沉降计算模型，从而较好地解决了路堤填土的工后沉降计算问题。 (2)首创了独特先进的试验研究平台，该平台具有以下特点： ①开发了大行程电动-手动两用千斤顶，满足了试验台的沉降要求，实现了试验台既可以自动控制，也可以手动控制。在千斤顶的升降套筒上增加刻度，便于观察，也是记录试验数据的一种方法。 ②利用接近开关测量位移，造价低廉，不受行程限制，不会产生零点漂移，不用信号放大设备，不用模数转换，直接将数据输入计算机。 ③利用计算机对138台电动机进行实时检测，发现问题立刻自动停机报警，及时，可靠。在电路里省略了大量的热继电器，简化了电路，节约了费用；而且可以容易地查出故障点。 ④开发了沉降试验平台的台板支座。利用单轴球面滚子支撑试验面板，使滚子对面板的支撑点受力稳定，极大的减少了面板相对滚子运动时产生的附加力，同时也可以保证在试验要求范围内面板稳定。将支座的加强肋与滚子轴座制成一体，结构简单、强度大、重量轻。 ⑤采用三角形平板模拟地基下沉曲面，运动自如，便于控制。 ⑥将普通交流异步电动机与谐波减速机、接近开关相结合，制成超低速大扭矩步进电动机。 ⑦通过计算机控制，使超低速大扭矩步进电动机以不同的步数分次运动的方式进行沉降，实现了试验台以极低的平均速度运行，而且之间的相互关系协调。 ⑧利用一台工业控制计算机（PC）同时控制两台可编程控制器（PLC），使系统既用工业控制计算机的操作方便性，又有可编程控制器的可靠性。 ⑨通过