基于SmartRock传感技术的道砟静力循环平板载荷试验研究

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作者 王家全 张涛艺 +1 位作者 黄世斌 唐毅 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期123-130,共8页

基床道砟在交通荷载重复作用下的位移变形机制尚不清晰,为了研究道砟在静力循环荷载作用下的沉降规律和道砟颗粒的位移旋转特性,利用自行设计的静力循环平板试验模型装置,对道砟填料开展不同幅值下的静力循环平板载荷试验,结合SmartRoc... 基床道砟在交通荷载重复作用下的位移变形机制尚不清晰,为了研究道砟在静力循环荷载作用下的沉降规律和道砟颗粒的位移旋转特性,利用自行设计的静力循环平板试验模型装置,对道砟填料开展不同幅值下的静力循环平板载荷试验,结合SmartRock无线传感器技术分析道砟层不同位置颗粒接触变形特性,揭示循环加卸载过程中道砟沉降及旋转特性。结果表明:低、中、高3种幅值下的累积塑性变形分别为2.92、3.91、12.37 mm,且低幅值和中幅值工况的累积塑性变形量为高幅值工况的22.94%、30.71%,表现为道砟承载塑性变形对基底高压力敏感性高;建立峰值沉降量与循环次数和荷载幅值之间数学模型,可较好预测经过多次循环后道砟的峰值沉降量;在静力循环加卸载过程中,低幅值和中幅值工况的x、y轴转角的最大值分别为高幅值工况的22.19%、34.90%和32.45%、39.55%,颗粒绕x、y轴转动的概率远大于z轴,在一个方向的转动响应弱,必然会在另一个方向的转动响应强,且循环荷载作用是道砟填料磨损严重的重要原因之一。 展开更多

关键词 静力循环 平板载荷试验 道砟 SmartRock传感器 沉降规律

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基于SmartRock传感技术的含砂道砟直剪试验研究

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作者 王家全 吴新彪 +1 位作者 董程锋 张涛艺 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1060-1070,共11页

针对路基填料受细粒污染后研究的不足,对路基填料交界层遭受细粒污染后的含砂道砟(sand-contaminated ballast,SCB)开展了大型直剪试验(direct shear tests,DST)。通过布设无线姿态传感器SmartRock对SCB剪切过程中内部颗粒运动进行监测... 针对路基填料受细粒污染后研究的不足,对路基填料交界层遭受细粒污染后的含砂道砟(sand-contaminated ballast,SCB)开展了大型直剪试验(direct shear tests,DST)。通过布设无线姿态传感器SmartRock对SCB剪切过程中内部颗粒运动进行监测,结果表明:(1)随着空隙脏污指数(void contamination index,VCI)增大,SCB抗剪强度呈下降趋势,脏污会改变道砟抗剪强度的剪应力-剪应变发展模式,通过幂函数回归方程得到了不同脏污程度下混合料抗剪强度包络图;(2)体应变呈现剪缩-剪胀的变化规律,基于幂函数构建的预测模型可准确描述SCB试件剪缩-剪胀过程中的临界剪应变与峰值体应变;(3)嵌入式无限Smrt Rock传感器可以捕捉剪切面单个颗粒的运动规律。通过直剪试验反映了真实散体道床受列车荷载作用时,砟层内部颗粒的运动模式是多维的,与列车行车方向正交面的散粒体道床内部颗粒间相互作用力可由单向剪切作用表征。 展开更多

关键词 直剪试验 砂污染道砟 SmartRock 运动特性

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复杂应力状态下玻璃纤维再生混凝土损伤演变及应力-应变本构关系研究 被引量：2

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作者 陈宇良 王双翼 +1 位作者 李洪 李培泽 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第24期167-175,共9页

本工作旨在通过常规三轴受压试验探究玻璃纤维再生混凝土(GFRAC)在三轴受压力学方面的性能,为此以玻璃纤维体积掺量V、再生粗骨料取代率γ和侧向围压σw为参数,共设计了168个100 mm(直径)×200 mm(高度)的玻璃纤维再生混凝土圆柱体... 本工作旨在通过常规三轴受压试验探究玻璃纤维再生混凝土(GFRAC)在三轴受压力学方面的性能,为此以玻璃纤维体积掺量V、再生粗骨料取代率γ和侧向围压σw为参数,共设计了168个100 mm(直径)×200 mm(高度)的玻璃纤维再生混凝土圆柱体试件并进行试验。通过试验获得了GFRAC的破坏特征并分析了不同参数对峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响规律。由试验结果分析可得,随着侧向围压的增大,GFRAC的破坏形态由纵向劈裂破坏逐步转为斜向剪切破坏,网格状裂缝逐渐增多并布满试件,在试件的中部或端部出现“腰鼓”变形现象;通过施加侧向围压可以有效地增加GFRAC的峰值应力、应变和弹性模量;玻璃纤维提高了试件的峰值应力,且提高幅度在20%以内;增加再生粗骨料的取代率会导致峰值应力和弹性模量减小,最大下降幅度分别约为19.17%和34.91%,而峰值应变会增大,最大增幅可达76.77%;侧向围压和玻璃纤维均有效延缓了试件的损伤过程;最后,基于试验数据建立了玻璃纤维再生混凝土在三轴受压状态下的应力-应变本构关系。 展开更多

关键词 三向复杂应力 玻璃纤维再生混凝土 力学性能 应力-应变本构关系 损伤分析

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相对密实度和固结应力比对北部湾海砂动力特性影响的试验研究

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作者 王家全 和玉 +1 位作者 祝梦柯 钱弘毅 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期20-28,共9页

北部湾地区拥有丰富的海洋资源,海洋工程在这一地区的发展日益重要,了解海砂在不同固结应力比和密实度条件下的动力特性,对于海岸线保护、港口建设、堤防工程等都至关重要。为探究北部湾海砂的动力特性,针对北部湾海砂开展了一系列的固... 北部湾地区拥有丰富的海洋资源,海洋工程在这一地区的发展日益重要,了解海砂在不同固结应力比和密实度条件下的动力特性,对于海岸线保护、港口建设、堤防工程等都至关重要。为探究北部湾海砂的动力特性,针对北部湾海砂开展了一系列的固结不排水循环动三轴试验,分析了相对密实度和固结应力比对北部湾海砂的轴向累积应变、动弹性模量、动孔压以及滞回曲线的影响。研究表明:在相同振次水平下,随着固结应力比和相对密实度的增大,海砂的轴向累积应变随之减小;动孔压随着固结应力比的增大线性减小,在低相对密实度(Dr≤50%)下,动孔压随振次的增大而增大,在高相对密实度(Dr=70%)下,动孔压随振次先增后减;动弹性模量随着振次的增加出现刚度软化现象,增大相对密实度与固结应力比,较明显地减缓了动弹性模量的衰减速率;随着固结应力比和相对密实度的增大,滞回曲线包围的面积减小,滞回曲线由不封闭曲线转为封闭曲线。这些研究成果可以为北部湾围填海工程提供一定的参考。 展开更多

关键词 北部湾海砂 相对密实度 固结应力比 滞回曲线 动三轴试验

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装配式型钢全再生混凝土框架结构抗震性能试验研究 被引量：2

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作者 陈宇良 王双翼 +2 位作者 刘杰 姜锐 叶培欢 《振动与冲击》 北大核心 2025年第8期209-219,共11页

为研究装配式型钢全再生混凝土框架-再生混凝土填充墙结构的抗震性能,设计了缩尺比为1∶2.5的1榀现浇型钢混凝土框架(对照组)和2榀装配式型钢全再生混凝土框架。通过低周反复加载试验探究了装配式型钢全再生混凝土框架滞回曲线、骨架曲... 为研究装配式型钢全再生混凝土框架-再生混凝土填充墙结构的抗震性能,设计了缩尺比为1∶2.5的1榀现浇型钢混凝土框架(对照组)和2榀装配式型钢全再生混凝土框架。通过低周反复加载试验探究了装配式型钢全再生混凝土框架滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、强度退化和层间位移角等力学性能。结果表明:装配式型钢全再生混凝土框架与现浇普通混凝土框架破坏形态相似,均表现为梁端和柱底塑性铰区破坏;装配式型钢全再生混凝土框架刚度退化相较于现浇普通混凝土框架更为明显,最大降低幅度约为62.54%;带填充墙装配式型钢全再生混凝土框架耗能能力最优,比现浇型钢混凝土框架提高了约22.22%;现浇普通型钢混凝土框架与装配式型钢再生混凝土框架的强度退化系数在0.89~0.91,带填充墙装配式型钢全再生混凝土框架的强度退化系数在0.77~0.82;装配式型钢全再生混凝土框架位移延性系数约为2.14~4.63,与现浇普通混凝土结构相比最大提高幅度约为118.40%;现浇型钢普通混凝土框架与装配式型钢再生混凝土框架的极限层间位移角介于1/39~1/28。应变测试结果表明,该结构承载力主要由截面上的正应力控制,塑性铰开始形成于梁端,最后在柱底形成塑性铰,其破坏属于梁铰机制,满足强柱弱梁的抗震要求。 展开更多

关键词 装配式结构 型钢-全再生混凝土组合结构 填充墙 低周反复试验 抗震性能

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细粒含量对土工格栅-砾性土界面剪切特性的影响分析

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作者 王家全 林鸿 +1 位作者 唐毅 唐滢 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第4期264-272,共9页

加筋砾性土路基长期服役后受细粒侵入影响,筋土界面受力性能易发生劣化,目前细粒污染筋土界面的相关研究较少。为了研究细粒含量对砾性土填料剪切性能的影响,利用室内大型直剪仪开展系列不同细粒含量的加筋砾性土直剪试验,分析四种细粒... 加筋砾性土路基长期服役后受细粒侵入影响,筋土界面受力性能易发生劣化,目前细粒污染筋土界面的相关研究较少。为了研究细粒含量对砾性土填料剪切性能的影响,利用室内大型直剪仪开展系列不同细粒含量的加筋砾性土直剪试验,分析四种细粒含量(0%、10%、20%、30%)、三种法向应力(40,60,80 kPa)对土工格栅-砾性土界面剪切特性的影响,并建立了界面剪切膨胀系数的经验公式。结果表明:(1)加筋砾性土直剪试验的剪应力-剪切位移曲线均为应力软化型,随着细粒含量的增加,峰值剪切强度与剪切强度指标呈现出先增加后减小的趋势;(2)级配良好砾性土颗粒间的咬合力较强,宏观上表现为似黏聚力较大;(3)剪胀性曲线表现为相对剪缩—相对剪胀—相对剪缩阶段,相对剪胀量最大值的出现存在滞后现象,最大剪胀角与峰值剪切强度存在对应关系;(4)利用剪胀系数模型发现细粒含量、法向应力越小,界面剪胀性越强。研究成果可为公路工程的强度设计与劣化防护提供理论指导。 展开更多

关键词 公路工程 筋土界面 直剪试验 砾性土 细粒含量 剪胀系数

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考虑温度效应下海砂动力特性试验研究

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作者 王家全 和玉 +1 位作者 林志南 唐毅 《土木工程学报》 北大核心 2025年第2期118-128,共11页

针对温度对海砂动力特性的影响研究不足,在现有的GDS动三轴试验系统中增添JULABO温度模块,开展考虑温度效应的固结不排水动三轴试验,探究了温度和动应力幅值对广西北部湾海砂累积塑性应变、动弹性模量及动孔压的影响规律。研究表明:北... 针对温度对海砂动力特性的影响研究不足,在现有的GDS动三轴试验系统中增添JULABO温度模块,开展考虑温度效应的固结不排水动三轴试验,探究了温度和动应力幅值对广西北部湾海砂累积塑性应变、动弹性模量及动孔压的影响规律。研究表明:北部湾海砂的累积塑性应变曲线整体呈现破坏型发展趋势,升温引起北部湾海砂的应变累积速率加快,在动应力幅值较大时,升温引起北部湾海砂的累积塑性应变明显增加,在循环加载后期发生液化;在升温条件下,温度对北部湾海砂孔压发展有显著影响,海砂在高温环境下表现出较强的循环活动性,且液化程度加重;北部湾海砂在循环加载过程中出现刚度软化现象,温度升高可以降低北部湾海砂的初始动弹性模量;幂函数能较好地描述北部湾海砂动弹性模量Ed与轴向累积应变ε_(d)的关系,在此基础上建立了不同温度下动弹性模量与动应变的预测模型,该模型能够较好预测北部湾海砂在不同温度下的动弹性模量。研究成果为考虑温度效应下海砂作为填料的工程提供了理论指导。 展开更多

关键词 北部湾海砂 温度效应 动弹性模量 孔压模型 温控三轴仪

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细粒含量对砾性土路基劣化及静力剪切特性影响

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作者 张涛艺 王家全 +1 位作者 林志南 唐毅 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1141-1152,共12页

针对细粒影响砾性土路基静力特性研究的不足,利用GDS三轴测试系统,开展了不同细粒含量和不同有效围压条件下的饱和砾性土固结排水三轴剪切试验,探究了细粒含量对砾性土静力剪切特性的影响。结果表明:(1)随着细粒含量的增加,应力-应变曲... 针对细粒影响砾性土路基静力特性研究的不足,利用GDS三轴测试系统,开展了不同细粒含量和不同有效围压条件下的饱和砾性土固结排水三轴剪切试验,探究了细粒含量对砾性土静力剪切特性的影响。结果表明:(1)随着细粒含量的增加,应力-应变曲线的发展模式由应变软化转为应变硬化,存在细粒含量Fc=15%的临界阈值;(2)细粒的加入导致砾性土的主应力比、脆性指标、峰值强度、黏聚力和内摩擦角下降,而劣化指标上升,其中峰值强度和黏聚力劣化指标与细粒含量的关系可用二次函数描述,内摩擦角劣化指标则可通过三次函数描述;(3)随着细粒含量的增加,临界状态参数下降,有效应力路径呈现折返性,应力路径变短并向左偏移;(4)细粒的加入导致割线模量下降,体积应变-轴向应变曲线由剪缩-剪胀模式变为剪缩模式。 展开更多

关键词 细粒含量 砾性土 三轴试验 力学特性 劣化机制

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超高强螺旋筋约束高强混凝土轴压性能

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作者 经承贵 游慧 +1 位作者 徐仲恒 陈宗平 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第8期774-781,815,共9页

为研究超高强螺旋筋约束高强混凝土的轴压性能,以混凝土强度等级、螺旋筋配箍率和螺旋筋屈服强度为变量,对32个圆柱体试件开展轴压试验。结果表明:超高强螺旋筋具有更长的弹性受力阶段,能够有效降低高强混凝土的脆性,并能确保其在受压... 为研究超高强螺旋筋约束高强混凝土的轴压性能,以混凝土强度等级、螺旋筋配箍率和螺旋筋屈服强度为变量,对32个圆柱体试件开展轴压试验。结果表明:超高强螺旋筋具有更长的弹性受力阶段,能够有效降低高强混凝土的脆性,并能确保其在受压时实现超过3.00%的塑性变形;超高强(1774 MPa)螺旋筋试件的峰值应力、峰值应变和轴压延性系数分别约为普通强度(432 MPa)螺旋筋试件的1.4、4.4、1.6倍。 展开更多

关键词 超高强钢丝 螺旋筋 高强混凝土 约束作用 轴压性能

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聚丙烯酸钠改性红黏土工程特性试验研究 被引量：1

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作者 王家全 刘宏志 +1 位作者 林志南 唐毅 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期110-117,共8页

为研究聚丙烯酸钠改性红黏土的工程特性,利用聚丙烯酸钠对柳州重塑红黏土进行固化处理,开展变水头渗透试验和三轴剪切试验,分析改性红黏土的渗透特性和力学性能,确定聚丙烯酸钠的最适掺量,并通过对最适改性土开展崩解试验和扫描电镜试验... 为研究聚丙烯酸钠改性红黏土的工程特性,利用聚丙烯酸钠对柳州重塑红黏土进行固化处理,开展变水头渗透试验和三轴剪切试验,分析改性红黏土的渗透特性和力学性能,确定聚丙烯酸钠的最适掺量,并通过对最适改性土开展崩解试验和扫描电镜试验,确定改性红黏土的抗崩解性能,揭示聚丙烯酸钠改性红黏土的微观作用机理。结果表明:随聚丙烯酸钠掺量的增加,改性土的渗透系数呈现逐步下降的趋势,并在达到3%后逐渐趋于稳定,此时渗透系数为8.1379×10^(-7)cm/s,相对素红黏土降低了90.78%;而改性红黏土的抗剪强度呈现先增大后减小的趋势,并在2%时达到峰值,相对素红黏土提高了394.21%。综上确定聚丙烯酸钠的最适掺量为3%,此掺量下改性土的抗崩解性能提高了42.86%,土颗粒间的孔隙被聚合物链所填充,碎散的颗粒状红黏土变为连续状,排列结构与致密程度均优于素红黏土。经聚丙烯酸钠改性后,红黏土的防渗性能、力学性能与抗崩解性均存在明显提高,可以为实际工程提供理论指导。 展开更多

关键词 聚丙烯酸钠 红黏土 渗透性 抗剪强度 抗崩解性 微观机理

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格栅加筋处治沿海高速公路拓宽路堤数值分析 被引量：2

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作者 骆俊晖 祁航翔 +2 位作者 王家全 畅振超 吴勇 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期249-258,共10页

为了研究沿海高速公路路堤拓宽差异沉降关键影响因素,采用有限差分软件FLAC^(3D)建模分析,探讨土工格栅加筋参数(格栅层数与格栅弹性模量)、新路堤填土参数(土体重度与土体弹性模量)对拓宽路堤差异沉降的影响,并提出了路堤拓宽最优设计... 为了研究沿海高速公路路堤拓宽差异沉降关键影响因素,采用有限差分软件FLAC^(3D)建模分析,探讨土工格栅加筋参数(格栅层数与格栅弹性模量)、新路堤填土参数(土体重度与土体弹性模量)对拓宽路堤差异沉降的影响,并提出了路堤拓宽最优设计方案。结果表明:土工格栅加筋参数对路堤差异沉降改善作用较小,而新旧路堤差异沉降随着路堤填土重度的增大而增大,且随着路堤填土弹性模量的增大而减小;最后,通过对影响拓宽路堤差异沉降的关键影响因素和拓宽路堤最大剪应变增量进行分析,建议在实际改扩建路堤加宽过程中选择轻质高强的路堤填料,以此来改善路堤拓宽差异沉降的影响。 展开更多

关键词 路堤拓宽 差异沉降 FLAC^(3D) 土工格栅

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SFCB增强珊瑚混凝土柱抗震性能与骨架曲线模型

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作者 陈爽 韦丽兰 +2 位作者 李虎林 关纪文 李威 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期861-870,共10页

为研究钢-连续纤维筋(SFCB)增强珊瑚混凝土柱的抗震性能以及SFCB的二次刚度,对5根SFCB增强珊瑚混凝土柱及1根钢筋珊瑚混凝土柱进行低周反复荷载试验.结果表明:相比于钢筋珊瑚混凝土柱,SFCB增强珊瑚混凝土柱的滞回曲线捏拢效应更明显,但... 为研究钢-连续纤维筋(SFCB)增强珊瑚混凝土柱的抗震性能以及SFCB的二次刚度,对5根SFCB增强珊瑚混凝土柱及1根钢筋珊瑚混凝土柱进行低周反复荷载试验.结果表明:相比于钢筋珊瑚混凝土柱,SFCB增强珊瑚混凝土柱的滞回曲线捏拢效应更明显,但其刚度退化、等效黏滞阻尼系数较小;增加配筋率,SFCB增强珊瑚混凝土柱的位移延性、峰值荷载分别提高约13.41%、4.51%;提高轴压比,柱的位移延性、峰值荷载分别提高11.80%、18.39%.基于复合材料法则及受力平衡理论,提出了SFCB增强珊瑚混凝土柱的骨架曲线模型.将该模型的计算结果与试验结果进行对比,二者吻合度较高,进一步验证了该模型的适用性与准确性. 展开更多

关键词 抗震性能 钢-连续纤维筋 二次刚度 珊瑚混凝土 骨架曲线模型

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再生卵石混凝土剪切力学性能试验研究 被引量：1

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作者 陈宇良 张绍松 +2 位作者 叶培欢 李洪 姜锐 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期457-464,共8页

基于再生卵石混凝土直剪试验,研究了再生卵石骨料取代率和试件尺寸对再生卵石混凝土剪切力学性能的影响.结果表明:与天然卵石混凝土相比,再生卵石混凝土的抗剪强度有较大提升,再生卵石骨料取代率为50%时抗剪强度提升最大,提高幅度最大为... 基于再生卵石混凝土直剪试验,研究了再生卵石骨料取代率和试件尺寸对再生卵石混凝土剪切力学性能的影响.结果表明:与天然卵石混凝土相比,再生卵石混凝土的抗剪强度有较大提升,再生卵石骨料取代率为50%时抗剪强度提升最大,提高幅度最大为47%;峰值位移随着再生卵石骨料取代率的增大而增大,最大提高了115%;再生卵石骨料取代率和试件尺寸对混凝土剪胀性能影响较小;最后,给出了尺寸换算系数,建立了再生卵石混凝土抗剪强度尺寸效应律公式,计算值和实测值吻合良好. 展开更多

关键词 再生卵石 再生混凝土 直剪性能 尺寸效应

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不同加筋形式的沿海高速公路拓宽路堤现场试验与数值分析 被引量：6

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作者 骆俊晖 祁航翔 +2 位作者 王家全 畅振超 吴勇 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第8期3455-3465,共11页

为研究沿海高速公路路堤拓宽过程中的受力变形规律,通过拓宽路堤现场试验与数值分析,分析了施工过程中两种不同加筋形式对新路堤深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形的影响,并通过数值模拟进一步探讨了路堤拓宽过程中的受力变形... 为研究沿海高速公路路堤拓宽过程中的受力变形规律,通过拓宽路堤现场试验与数值分析,分析了施工过程中两种不同加筋形式对新路堤深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形的影响,并通过数值模拟进一步探讨了路堤拓宽过程中的受力变形规律。结果表明:随着填土高度的增加,K2130+590段和K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形也随之增大;其中K2130+590段和K2130+620段的深层侧向位移随着埋置深度的增加而减小,大致呈“倒三角形”分布趋势,路堤顶部、底部的最大侧向位移与K2130+620段相比分别减小了31.83%、76.98%;且路中处最大沉降与K2130+620段相比减小了40.51%;而两个试验段格栅累计变形相差不大,基本保持一致。通过综合考虑K2130+590段与K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降及格栅累计变形,建议采用格栅与格室的组合加筋形式。同时发现最大剪应变增量随着新路堤填土高度的增加而增大,新旧路堤最有可能沿台阶处发生滑移破坏,故为了拓宽路堤的稳定与安全,建议增强新旧路堤台阶处的连接强度,以此保证加筋新旧路堤结构的整体稳定性。 展开更多

关键词 现场试验 路堤拓宽 侧向位移 地表沉降 数值分析

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