路桥过渡段路基病害特征与处治技术—楔型柔性搭板技术的应用实践.ppt

路桥过渡段路基病害特征与处治技术 桥台与路堤刚度相差悬殊，两种材料在各种内部及外部因素影响下的变形差异不可避免。因此，要达到消除桥头跳车的目的，研究桥台与路堤之间变形的协调和控制是研究处治技术的核心。 相关研究 相关研究 到底这些方法的适应性如何，如何评价一些方法的优劣，针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。 项目共分8个研究专题： 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 相关研究 研究技术路线 数值仿真与优化 调研与资料收集 动荷作用频度与作用强度 地基沉降特征分析 车辆动载模拟系统 地基沉降模拟试验系统 制定大比尺模型试验方案 专家审议 模型试验研究 填土动力特性与相关参数研究 设计与计算方法，施工工艺和质量控制体系 实体工程 病害治理适应性研究 研究手段 ☆ 数值仿真软件平台（MARC) ☆ GDS动三轴试验系统 ☆ 车辆动载模拟加载系统 ☆ 小比例沉降模型试验箱 ☆ 大比例沉降模拟试验台 ☆ 现场试验测试设备 楔型加固体的拓扑优化验证 在加固体布置时，根据工程实践经验结合感性认识，采用了倒梯形的楔型加固方式，但缺乏相应的理论支撑。如何将这种设计由“感性”变为“理性”，基于连续体的结构优化原理，应用拓扑优化理论，认为最合理的加固方式应是在一定加固面积约束条件下实现抵抗荷载和变形能力最强，以此对路桥过渡段路基加固体进行结构布局优化。 拓扑优化考虑体积约束和结构平衡方程，以结构的柔顺度最小，即刚度最大为目标，其得到的最优拓扑抵抗变形的能力最强。即定义结构柔顺度为拓扑优化函数，将其指定为目标函数，指定结构的名义总体积为约束函数。 * * —楔型柔性搭板技术的应用实践 讲授大纲 ★背景材料 ★病害特征 ★处治技术 ★相关研究 ★工程应用 改革开放以来，我国的公路建设飞速发展，全国高速公路可达3万余公里， 二级以上公路30万公里。但从已交付的高等级公路特别是高速公路来看，存在着一定问题。其中较为普遍的是，在桥台构筑物与台后填土衔接处存在差异沉降，使得路面形成台阶或显著的纵坡变化，高速行驶的车辆通过时产生颠簸跳跃，从而导致桥头跳车现象的产生，这种现象几乎在每条高速公路上都有，只是数量多少和程度轻重的差别。 背景材料 亟待解决的难题 “桥头跳车”是公路中的常见病害, 也是多年来困扰公路行业的一大难题。桥头跳车轻则使车辆通过时产生跳动,对桥梁和路面造成附加冲击,使司乘人员感到不适。严重的桥头跳车,尤其在高速公路上,不仅使行车的不适感大大增加,车速大幅降低,甚至导致车辆失控而发生交通事故。同时，对路桥过渡段路面的大量维修养护不仅花费大量人力、物力和财力,而且也产生了不良的社会影响。 背景材料 沪嘉高速公路在建成一年后即开始进行桥头引道沉降处理，六年共五次对大多数桥头进行处理，工程总费用982.6万元。杭甬高速通车以来，花费在桥头路面治理的费用也十分惊人。在美国，大约25%的路桥过渡段受到“桥头跳车”的影响，每年为此花费的维修费用预计在1亿美元以上。因此，桥头跳车病害已成为高速公路建设质量改善和提高的“拦路虎”，也是摆在各国工程技术人员面前的一大难题。 背景材料 背景材料 桥头跳车的表现形式有两种，一是桥头不设搭板时桥台与路堤衔接处的错台现象；二是桥头设置搭板时由于搭板路基端沉降引起的路桥过渡段纵坡变化。第一种形式，车速在60～140km/h时，台阶高度在1.5cm以上车辆行驶速度将受到影响，同时产生颠簸而形成跳车。第二种形式判定其严重与否的决定因素是搭板沉降前后的纵坡变化率。国内外多数根据现场行车调查确定搭板容许坡差，瑞典的标准是4‰，法国规定为3.8～6‰。一些行车调查表明，对90～100km/h的车速，搭板纵坡变化值在4～6‰以下时，不会影响行车舒适性。京石公路使用状况调查显示，60km/h的车速，桥头纵坡变化率在5‰以下时没有跳车感觉。 背景材料 就目前我国的公路建设水平，要想彻底解决桥头跳车现象是很困难的。但若采取一些行之有效的措施，使这一现象得以较大程度的缓解则是可以实现的。我们曾针对西南、西北地区（