新疆绿洲—荒漠区低路堤高度设计研究

发布时间：2020-06-04 10:53

【摘要】：低路堤在国外发达国家已经普遍采用,在国内部分地形较为平坦区域也进行了尝试。低路堤在设计方面有减少土地占用率,节约土石方,降低工程规模,节省投资,与周围景观协调等优点。新疆维吾尔自治区位于我国西北边陲区,在公路建设迅速发展的同时,影响自然生态环境、占用土地耕地等问题逐渐凸显,特别在高等级、高标准的干线公路建设中,高路堤所占比例还是很大,对原有植被和水系破坏很严重,引发水土流失及泥石流等地质灾害。因此合理设计路堤高度,减少建设用地规模,保护自然环境,实现环境和经济协调发展变得具有重大意义。新疆绿洲-荒漠地区由于其特殊的地理环境,设计公路时可以普遍采用低路堤。而低路堤高度的确定是低路堤设计需要解决的关键性技术。目前新疆绿洲-荒漠地区干线公路高度设计方面仍存在着一些不合理现象。新疆绿洲-荒漠地区在三级自然区划的划分下,由于不同的地理环境,路堤设计高度方面有很大区别。因此,有必要针对绿洲荒漠区低路堤合理高度进行研究。找到在技术方面和地理环境方面影响路堤高度的主要因素。本文依托《新疆绿洲-荒漠地区干线公路路基合理高度研究》项目,通过现场试验和数值模拟,对三莎高速公路砂砾土低路堤进行有限元模拟,针对不同路堤高度、不同基层厚度、不同基层弹性模量、不同面层厚度、不同面层弹性模量进行了低路堤工程特性分析。主要研究内容及结果如下:(1)本文根据现场资料收集分析,总结出新疆绿洲-荒漠区内的三级自然区划下各区的干线公路的路堤灾害、典型路段地质状况、路基填土高度范围、路基存在问题及解决办法。(2)本文将绿洲-荒漠区按路基类型分类,分为沙漠区、戈壁区、平原区;分析了沙漠区、戈壁区、平原区干线公路路堤合理高度范围以及影响路堤高度的主控因素;并且针对沙漠区独特的地理环境,提出在塔克拉玛干沙漠和古尔班通古塔沙漠边缘和腹地风积沙丰富的地区,利用风积沙修筑路基,并根据现场实测数据对风积沙定性分析,判断是否可以做路基填料。(3)本文基于新疆绿洲-荒漠地区三岔口-莎车高速公路砂砾土路段,运用ABAQUS有限元软件,建立车辆荷载对砂砾土低路堤作用有限元模型,分析了不同路堤高度、不同基层厚度、不同基层模量、不同面层厚度、不同面层模量五种工况下的低路堤工程特性。(4)本文对不同工况时路基动应力与路基深度的关系进行有限元分析,对不同路基深度时路基动应力与路堤高度、面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量之间的关系进行有限元分析,得出降低路堤高度的技术措施。(5)本文通过有限元分析得到面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量对路基工作深度的影响,以及路堤高度与路基工作深度之间的关系,从而得出降低路堤高度的方法。(6)本文通过现场路基动应力实测试验对第三章有限元模型进行验证,得到现场实测数据与有限元模型计算结果对比曲线,证明有限元计算值与现场实测值大体上相符,误差在10%以内,并对误差进行分析。
【图文】：

示意图,示意图,低路堤,路堤

.2.1 低路堤在高速公路中的应用在一些发达的外国国家，如美国、德国、法国、日本等，低路基设计早已广泛应高速公路的建设中，，路基的平均高度普遍在 0.5m～1.0m 之间。纵断面设计随着地升降起伏，避免了人为的大面积填筑和开挖。例如美国高速公路大部分都是贴地设计断面设计顺应地形，随地势起伏而升降，这样设计的优点既可以减少土地占用率，以与周围自然环境很好的结合，其中下图左侧为美国某条高速公路照片；荷兰的高路全部应用了低路堤设计，除在桥梁的接线处外，路堤的高度普遍都在 1m 以内。等国家的高速公路路基根据当地的地理条件大部分都设计成平的，路面与周围地面程大体一致，所以路堤修筑时土石方所需要的工程量很小，路堤的两侧也没有了取形成的坑，野生的动物可以很方便的通过马路，如图 1.1 所示；在岛国日本，因为家土地面积小，国土资源的有效利用受到限制，又具有高密度的人口，所以在高速建设时的路基都比较低，以此来降低土地资源的占用率。在国外的平原地带的高速的路基高度在 2m 以内，一般路基的高度在 1m 以内。

曲线,路堤高度,造价

是由于新疆特殊的地理环境、地质情况，并且当地人员稀少，地域质情况有较大差别，交通又具有混合的特殊性，因此，在设计高速公下两个方面出发，一方面要参考公路的行车标准，另一方面又要顾行的问题，这样就必须要设计专门用于农用机械和人员通行的通道基时就无法避免大面积的填筑和开挖。由此看来在设计低路堤时就并，并增加通道的绕行，而且有必要应用一些工程技术方法来降低应的工程费用就会增加。所以说路堤不是越低越节约造价。某一路段路堤填筑高度与工程造价的关系图 1.2[1]分析出：工程造物曲线变化的，分为两个阶段，前半段随着路堤增加工程造价降低高造价增加，由这个曲线得出路堤高度和工程造价没有比例关系。会随着路堤高度的降低而降低，但是路堤高度降低到一定程度时，，所增加的费用有线外的工程、支线的上跨、地基的处理等多个方筑高度有一个合理的范围，填筑高度范围之外的建设成本会相应变
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.12

【参考文献】