高架桥下路面差异沉降分析及防治技术研究

发布时间：2020-10-12 04:48

　　 随着我国基础建设的飞速发展,高架桥成为城市交通系统中的重要组成部分。在高架桥的运营过程中,桥下路面差异沉降现象普遍存在,降低道路使用寿命、影响行车安全。因此,开展高架桥下路面差异沉降机理及防治技术的研究,有效地控制桥下路面的差异沉降、减少路面病害,对于保障道路交通安全具有十分重要的理论及实际意义。本文依托武汉市城建委科研项目《高架桥下路面差异沉降破坏机理及防治技术研究》(NO.2015-44),以高架桥下路面的差异沉降病害为研究对象,采用病害调查统计、现场测试、理论分析、数值模拟、工程应用相结合的方法和手段,研究高架桥下路面差异沉降的机理和影响因素,探讨路面差异沉降的综合防治技术,主要研究内容和结论如下:(1)基于高架桥下路面差异沉降病害的调查和统计,分析病害的特征及类型,发现软土地区高架桥下路面差异沉降病害较为严重,且病害多发生于承台过渡段;建立高架桥下车辆-道路系统模型,研究路面差异沉降引起的行车附加荷载。结果表明:路面差异沉降加剧了行驶车辆的振动,由此产生的附加荷载循环作用于路面,增大了路面永久变形的积累;错台型路面病害引起的附加荷载最大。(2)分析高架桥下路面差异沉降的形成机理,包括几个方面:软土地基变形、承台过渡段的相对刚度、高架桥面和桥下路面车辆荷载的长期作用以及其它偶然因素。承台与路基的刚度差异是产生承台跳车现象的主要原因,减轻路面差异沉降病害的关键是使承台过渡段刚度均匀渐变。(3)建立高架桥下路面沉降数值仿真分析模型,进行路面差异沉降影响因素及敏感性分析。结果表明:软土地基变形模量越大,路面差异沉降越小,在道路设计中,应进行地基加固处理,增加地基刚度;承台埋深越大,路面差异沉降越小,在高架桥桩基设计中,宜使承台埋深大于3m;承台回填土与软土地基相对刚度越小,路面差异沉降越小,在设计施工中,应使回填土与软土地基刚度相匹配。基于正交试验进行影响因素的敏感性分析,承台过渡段的相对刚度及软土地基变形特性是高架桥下路面差异沉降的关键性影响因素。(4)基于承台回填土的刚柔过渡原理,结合工程实际,研究路面差异沉降刚性加固技术及土工格室柔性加固技术的处治效果及适用条件,研究及现场监测结果表明:刚性加固技术对于60 mm以内的路面差异沉降的处治效果较好,适用于旧路修复改造;土工格室柔性加固技术能够使加固范围内的路面沉降差均匀地变化,并减小路面坡度的变化率,适用于新建道路的沉降控制;基于土工格室柔性加固的优化设计,在承台深度范围内,柔性结构层宜采用倒梯形方式、均匀分散地布置3~5层,且顶层厚度不宜小于0.5m;在工程应用中,两种加固方法明显减小了承台过渡段的路面差异沉降,对减轻跳车取得了显著的效果。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U418.6
【部分图文】：

路面差异沉降及承台跳车

高架桥下道路病害现状

随着我国基础建设的发展，城市高架桥的数量及规模日益增多，桥下路面差异沉降的现象也越来越普遍，其造成的影响和破坏也是多方面的。为全面了解高架桥下路面差异沉降的病害特征及产生的危害，对武汉、南京、郑州及南昌等城市的典型高架桥下道路进行现场调研，统计桥梁概况、道路病害信息，同时研究路面差异沉降引起的行车附加荷载以及对桥梁桩基产生的影响。2.1 高架桥下路面病害调查高架桥下路面的差异沉降会引起道路纵坡及横坡的变化，如图 2-1 所示。选取高架桥下的典型路段进行实地量测，量测的内容包括：路面纵坡差、路面横坡差、最大错台高度、路面的裂缝面积、路面的坑洼及隆起面积。纵坡差为路面沉降前后的纵坡变化值，横坡差为路面沉降前后的横坡变化值，错台高度即为承台附近路面结构产生竖向断裂后的高度。
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本文编号：2837666