上海城镇主干道桥头搭板优化设计

摘要

桥头跳车作为道路交通安全的重要隐患之一，严重影响了高速公路的社会效益。因此找出既经济又能有效地处治桥头软土路基的措施，对最大限度减少甚至消除跳车现象，满足高等级公路对行车高速、安全及舒适的要求，以及延长道路的使用寿命等，具有十分重要的现实意义。 要解决桥头跳车问题，除了通过一些技术措施尽量减小地基沉降和引道自身压缩沉降之外，设置桥头搭板无疑是最常用的方法之一。但桥头搭板区域的处理目前尚没有明确规定，实践中一般桥头搭板不作专项设计，且理论依据不甚合理。据此，本文运用通用有限元软件ABAQUS，针对路桥过渡段回填区和搭板的设计计算方法开展研究。 首先，本文通过ABAQUS软件编译相应程序对搭板与填土间的不同接触状态和地基不同沉降模式进行模拟；其次，本文利用软件对回填材料和地基进行模拟计算，简单分析了弹性模量、重度、渗透性等土质参数对路桥过渡段回填区累积沉降量计算的影响；最后运用本文计算分析方法对上海地区某工程实例进行验证，并预测其工后沉降值，进行优化设计。得出的结论主要有以下几点： (1)搭板与路基不同接触状态的力学性状分析表明，当弹性的搭板完全支承于路基土上时，板底弯拉应力较小；当脱空区长度小于0.54m时，其对搭板受力没有影响，随着脱空区长度的增加，板底弯拉应力显著提高，当搭板与路基土完全脱空时，其受力状态与简支板相似。因此，搭板脱空长度是影响搭板受力状态的主要因素。设计时，可保守地按简支板进行搭板的内力计算。 (2)搭板对地基沉降的适应性表现为：6m长度的搭板适用于处理地基沉降在2cm以内的桥头路段；8m长度的搭板适用于处理地基沉降在4cm以内的桥头路段，而10m搭板适用于处理地基沉降在5cm以内的桥头路段。 (3)一般对于软土地基上的低填筑路堤，引起沉降最主要的因素是地基的沉降，其次是回填土的沉降，在本文中得以有效验证。因此处理路桥过渡段的差异沉降，首先得解决地基的沉降，再处理回填材料本身的沉降。 (4)有效地验证了回填材料应采用轻质、高强度、高模量、渗透性好的路堤填料，并在不影响工期的前提下，应尽量延长预压时间，使地基充分固结，最后有效利用搭板，使得纵坡差在控制范围内。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2桥头跳车产生的原因及其危害

1.2.1桥头跳车产生的原因

1.2.2桥头跳车产生的危害

1.3桥头跳车处治设计方法的研究现状

1.3.1桥头差异沉降研究现状

1.3.2桥头跳车处治措施研究

1.4本文研究的主要内容和技术路线

1.4.1主要内容

1.4.2技术路线

第2章桥头跳车处治设计方法综述

2.1桥头跳车处治方法

2.1.1地基处治方法

2.1.2路基处治方法

2.1.3路面处治方法

2.2桥头搭板设计方法

2.2.1弹性地基梁理论设计方法

2.2.2有限元分析计算方法

第3章ABAQUS软件及数值仿真计算技术描述

3.1.ABAQUS软件描述

3.1.1 ABAQUS程序概述

3.1.2 ABAQUS分析步骤

3.2土体的本构模型

2.2.1 Mohr-Coulomh弹塑性模型

2.2.2 Drucker-Prager弹塑性模型

3.2.3非线性弹性模型

3.3其它计算技术

第4章桥头搭板及其相邻区域的仿真计算

4.1桥头搭板的适应性分析

4.2回填材料的适应性分析

第5章工程实例仿真计算与优化设计

5.1工程实例概况

5.1.1自然地理条件

5.1.2工程地质条件

5.1.3水文地质条件

5.1.4地基土的物理力学性质指标

5.2仿真计算与优化设计

5.2.1仿真计算

5.2.2优化设计

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研项目