高流态粉煤灰回填路基三背关键技术研究

摘要

公路路基三背回填是公路行业中非常重要的一个环节，处理不好会产生桥头跳车、边坡失稳等问题，尤其桥头跳车现象是目前公路建设中常见的质量缺陷之一，每年都要为此花费大量的养护管理费用。为了寻找经济合理的治理措施，本文对引起桥头跳车的原因进行了分析研究，发现路桥衔接处的沉降差异是桥头跳车的根本原因。结合工业废渣的综合利用，提出以轻质填料-高流态粉煤灰混合料来填筑桥头引道路堤，以减轻路堤自重和地基附加应力，以减小台背处的地基沉降和填料压缩变形，进而减小路桥衔接处的沉降差异，消除桥头跳车。最后把成果应用到涵背回填，挡墙背回填，以解决公路路基三背回填问题。 本文依托贵州省交通厅攻关项目“遵毕高速公路高流态粉煤灰回填路基“三背”关键技术研究”，通过对遵毕高速公路沿线黔北电厂粉煤灰的材料性质和工程特性研究，然后运用正交试验方法，配制高流态粉煤灰混合料并对其工程力学特性进行系统试验研究、工程特性研究，最后结合通用有限元程序ANSYS，运用Drucker-Prager材料来模拟土体的非线性，对高流态粉煤灰混合料桥头引道路堤进行非线性有限元分析，提出了高流态粉煤灰混合料的优化配比，并确定了其路用技术参数；并分析了影响这些工程特性的诸多因素；探讨了高流态粉煤灰混合料填筑桥头引道路堤的设计与施工工艺。为其工程应用提供了科学依据。 本文结合前人的研究成果，配制了高流态粉煤灰混合料，进行了室内试验和仿真模拟分析。结果显示，以高流态粉煤灰混合料填筑桥头引道路堤，能够有效消除路桥衔接处的差异沉降，消除桥头跳车现象。为路基三背回填提供了一种切实可行的新方法。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1立项背景

1.2路基三背问题国内外研究现状

1.2.1路基三背问题研究概况

1.2.2路基三背问题治理措施

1.3研究的目的和意义

1.4研究方法和主要内容

1.4.1研究方法

1.4.2主要研究内容

第二章 路基三背常见病害及原因分析

2.1路基三背常见病害

2.2路基三背常见病害危害性分析

2.2.1影响行车速度

2.2.2影响行车安全

2.2.3影响车辆运营费用

2.2.4影响公路养护费用及使用寿命

2.3路基三背病害原因分析

2.3.1地基土质不良引起沉降

2.3.2台背路基填料引起的沉降

2.3.3路面结构层压缩引起的沉降

2.3.4设计的缺陷产生的沉降

2.3.5施工控制不严

2.3.6结构刚度的差异产生的沉降

第三章 原材料性能分析

3.1粉煤灰性能分析

3.1.1粉煤灰微观结构分析

3.1.2粉煤灰物理力学性能分析

3.1.3粉煤灰化学指标分析

3.2水泥性能分析

3.2.1水泥材料

3.2.2试验方法

3.3外加剂

3.4水

第四章 高流态粉煤灰试验研究

4.1高流态粉煤灰配合比的正交试验设计

4.1.1正交试验设计理论概述

4.1.2高流态粉煤灰正交试验方案设计

4.2高流态粉煤灰试块的量测仪器、内容及方法

4.2.1稠度

4.2.2容重

4.2.3抗压强度

4.2.4回弹模量

4.2.5收缩率

4.3高流态粉煤灰混合料的强度标准

4.4高流态粉煤灰正交试验结果及数据分析

4.4.1正交试验结果

4.4.2 正交试验数据分析

4.4最优配合比高流态粉煤灰混合料性能研究

4.4.1密度

4.4.2稠度和强度力学性能

4.4.3抗压回弹模量

4.4.4收缩性

4.5小结

第五章 高流态粉煤灰回填路基三背有限元分析

5.1引言

5.2 Drucker—Prager弹塑性模型

5.3有限元方法简介

5.3.1有限元方法的发展及基本原理

5.3.2有限元法在道路工程中的应用

5.3.3有限元法的步骤

5.3.4有限元法主要特点和优越性

5.3.5有限元法与解析法的区别

5.3.6有限元法使用上的局限性和困难

5.4 ANSYS软件简介

5.4.1概述

5.4.2 ANSYS非线性结构分析

5.4.3典型计算单元及功能

5.5计算模型的建立

5.5.1有限元强度折减法基本原理

5.5.2材料参数的选取

5.5.3计算模型基本假设、单元划分、边界条件及加荷方式

5.5.4计算结果分析

5.6本章小结

第六章 高流态粉煤灰回填路基三背施工工艺及控制方法

6.1高流态粉煤灰回填路基三背施工工艺及质量控制

6.1.1高流态粉煤灰回填路基三背技术方案

6.1.2高流态粉煤灰回填路基三背质量控制

6.2现场观测

6.3排水设计

6.4经济效应分析

6.5本章小结

第七章 结论及展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著与取得的科研成果