›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (1): 151-158.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

山区公路半填半挖路基沉降控制指标与标准研究

高成雷1,赵文忠2,凌建明3,王丙兴2   

  1. 1. 石家庄铁道大学 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室,石家庄 050043; 2. 河北省高速公路邢汾筹建处,河北 邢台 054001;3. 同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804
  • 收稿日期:2013-04-25 出版日期:2014-01-10 发布日期:2014-01-14
  • 作者简介:高成雷,男,1973年生,博士,副教授,主要从事道路工程与岩土工程方面的教学和科研工作
  • 基金资助:

    河北省交通运输厅科技计划项目(No. Y-2010025-2)

Study of index and criterion for settlement control applicable to cut-and-fill subgrade in mountain-highway

GAO Cheng-lei1,ZHAO Wen-zhong2,LING Jian-ming3,WANG Bing-xing2   

  1. 1. Key Laboratory of Road and Railway Engineering Safety Control of Ministry of Education, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China; 2. Xinfen Expressway Construction Department of Hebei Province, Xingtai, Hebei 054001, China; 3. Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China
  • Received:2013-04-25 Online:2014-01-10 Published:2014-01-14

摘要: 为了避免路基沉降导致路面结构破坏,对适用于山区公路半填半挖路基的沉降控制指标和标准进行了研究。首先,基于常泊松比假定,推导了三维Merchant模型的Prony级数表达式,并以ABAQUS为工具建立了半填半挖路基沉降计算模型。计算结果表明,半填半挖路基工后沉降曲线为“勺”形或“S”形,曲线形状的差异揭示了路基沉降的时空耦合效应。其次,基于路基工后沉降机制分析,提出了如下假定:半填半挖路基工后沉降曲线为中心对称的“S”形,对称中心两侧的曲线段为抛物线。通过沥青路面结构对抛物线形路基沉降的力学响应分析,揭示了路面结构附加弯拉应力与抛物线方程的二次项系数a具有线性关系,据此提出采用a值作为半填半挖路基沉降控制指标。最后,基于沥青路面结构在交通荷载和路基沉降共同作用下的破坏模式,提出了半填半挖路基沉降控制标准的确定方法。研究成果为合理控制半填半挖路基工后沉降提供了明确的技术依据。

关键词: 道路工程, 沉降控制指标, 沉降控制标准, 数值计算, 半填半挖路基

Abstract: To avoid pavement structure failure induced by subgrade settlement, index and criterion for settlement control applicable to cut-and-fill subgrade for mountain-highways are studied. Firstly, the Prony series expressions for three-dimensional Merchant model are deduced based on constant Poisson’s ratio hypothesis; and the settlement calculation models of cut-and-fill subgrade were established with ABAQUS. The calculations indicate that post-construction settlement curves of cut-and-fill subgrade are spoon-shaped or S-shaped. The difference in curve shape reveals the time-space coupling effect in subgrade settlement. Secondly, the following hypothesis is proposed based on post-construction settlement mechanisms: the post-construction settlement curves of cut-and-fill subgrade are central symmetric S-shaped curves composed of two parabolic segments. The mechanical response of asphalt pavement under parabolic subgrade settlement indicates that the additional flexural-tensile stress is linear with quadratic term coefficient of parabolic equation which, consequently, can be adopted as settlement control index applicable to cut-and-fill subgrade. Finally, the method of defining settlement control criterion applicable to cut-and-fill subgrade is presented based on the failure modes of asphalt pavement under traffic load and subgrade settlement. The research findings provide a technical foundation for post-construction settlement control of cut-and-fill subgrade.

Key words: road engineering, settlement control index, settlement control criterion, numerical calculation, cut-and-fill subgrade

中图分类号: 

  • U 416.1
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