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桥头过渡段差异沉降引起的桥头跳车问题影响了行车的舒适性,阻碍了交通事业的发展,产生了昂贵的养护和维修费用,随着我国公路等级和里程的增加,桥涵等构造物的数量也在增加,这一问题将更加严重。土工格室具有强大的侧向约束作用,能够直接限制网格内土体的侧向变形,在实际工程中增加土体强度和减小变形方面效果显著,鉴于此,提出用土工格室加筋桥头路基处治差异沉降。但是,与实践相比,土工格室加筋机理方面的研究明显滞后;而且,土工格室处治桥头过渡段差异沉降效果如何也有待进一步探讨。因此,本文采用室内试验和数值模拟相结合的方法对土工格室加筋土的强度特性、土工格室-土界面阻力特性以及土工格室处治差异沉降的效果进行研究。
从材料属性、环境、设计和施工等方面分析了桥头过渡段差异沉降的成因,对产生差异沉降时的桥头跳车机理进行了研究。通过无侧限抗压强度试验分析了粗粒土的压实度、含水率和加筋层数对土工格室加筋粗粒土抗压强度特性的影响。通过拉拔试验分析了粗粒土的压实度、土工格室埋入长度和法向压力对土工格室-粗粒土界面阻力特性的影响。最后,利用有限元软件ABAQUS分析了土工格室在实际工程中处治桥头过渡段差异沉降的效果,并给出了铺设方案。基于以上研究,得到的主要结论如下:
(1)桥头过渡段差异沉降产生的根本原因是桥台和台后道路之间的刚度性差异,台后填土的沉降包括路基的压缩沉降和地基的固结沉降,其中,固结沉降往往占据沉降的主要部分,而且,完成固结所需的时间较长。
(2)土工格室铺设层数和粗粒土压实度的增加能提升加筋土的抗压强度,含水率对加筋粗粒土的抗压强度几乎没有影响,与土工格栅和土工布平面类型的土工合成材料相比,三维土工格室对粗粒土抗压强度的提升效果更好。
(3)粗粒土压实度、土工格室埋入长度和法向压力的增加均能提高土工格室-粗粒土的界面阻力强度,这三种因素对界面阻力强度的影响程度大小为:法向压力>粗粒土压实度>土工格室埋入长度。
(4)有限元建模计算结果表明土工格室加筋桥头路基改变了桥头道路中的应力场和位移场,加筋后桥头道路顶面的沉降由桥台端的零逐渐增加到远离桥台端的最大值,避免了桥头道路整体式沉降导致的差异沉降问题。
从材料属性、环境、设计和施工等方面分析了桥头过渡段差异沉降的成因,对产生差异沉降时的桥头跳车机理进行了研究。通过无侧限抗压强度试验分析了粗粒土的压实度、含水率和加筋层数对土工格室加筋粗粒土抗压强度特性的影响。通过拉拔试验分析了粗粒土的压实度、土工格室埋入长度和法向压力对土工格室-粗粒土界面阻力特性的影响。最后,利用有限元软件ABAQUS分析了土工格室在实际工程中处治桥头过渡段差异沉降的效果,并给出了铺设方案。基于以上研究,得到的主要结论如下:
(1)桥头过渡段差异沉降产生的根本原因是桥台和台后道路之间的刚度性差异,台后填土的沉降包括路基的压缩沉降和地基的固结沉降,其中,固结沉降往往占据沉降的主要部分,而且,完成固结所需的时间较长。
(2)土工格室铺设层数和粗粒土压实度的增加能提升加筋土的抗压强度,含水率对加筋粗粒土的抗压强度几乎没有影响,与土工格栅和土工布平面类型的土工合成材料相比,三维土工格室对粗粒土抗压强度的提升效果更好。
(3)粗粒土压实度、土工格室埋入长度和法向压力的增加均能提高土工格室-粗粒土的界面阻力强度,这三种因素对界面阻力强度的影响程度大小为:法向压力>粗粒土压实度>土工格室埋入长度。
(4)有限元建模计算结果表明土工格室加筋桥头路基改变了桥头道路中的应力场和位移场,加筋后桥头道路顶面的沉降由桥台端的零逐渐增加到远离桥台端的最大值,避免了桥头道路整体式沉降导致的差异沉降问题。