高速公路橋臺(tái)土質(zhì)錐坡穩(wěn)定性及綜合防護(hù)研究.pdf

1、在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中,交通基礎(chǔ)建設(shè)近年來(lái)飛速發(fā)展。截至2010年初,我國(guó)高速公路總里程達(dá)6.5萬(wàn)公里,居世界第二位,僅次于美國(guó)。在公路建設(shè)中,錐坡防護(hù)問題越來(lái)越突出,橋臺(tái)錐坡作為公路錐坡中最薄弱的一環(huán),建設(shè)中往往容易被忽視,加上錐坡防護(hù)本身就存在困難,這就導(dǎo)致橋臺(tái)防護(hù)的病害尤為突出,且這些病害多由在設(shè)計(jì)施工中工程技術(shù)人員對(duì)橋臺(tái)防護(hù)設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)不夠,施工中又不能嚴(yán)格保證施工質(zhì)量引起的。
　　錐坡(conicalslope)指的是為保

2、護(hù)路基錐坡不受沖刷,在橋涵與路基相接處修筑的錐形護(hù)坡,又稱錐體護(hù)坡。在采用埋置式、樁式、柱式橋臺(tái)或橋臺(tái)布置不能完全擋土?xí)r,為保護(hù)橋臺(tái)路基的穩(wěn)定,防止沖刷,應(yīng)在兩側(cè)設(shè)置錐坡。橫橋方向的坡度應(yīng)與路基錐坡一致,順橋向坡度應(yīng)根據(jù)高度、土質(zhì)情況,結(jié)合淹水情況來(lái)決定。
　　常見的橋臺(tái)錐坡病害如錐體塌陷、溜坡裂縫、局部脫落等。這種局部病害的出現(xiàn),當(dāng)雨水大量進(jìn)入錐體后,往往導(dǎo)致整個(gè)錐體的破壞,使橋臺(tái)臺(tái)身、耳背墻裸露在外,當(dāng)路基受到的車輛的沖擊時(shí),

3、由于沒有了錐坡來(lái)平衡一部分壓力,臺(tái)身裂縫、耳背墻斷裂的情況時(shí)有發(fā)生。本論文研究的目的和意義也正是由此出發(fā)從設(shè)計(jì)施工方面探討出新的改進(jìn)措施,以期能在交通基礎(chǔ)建設(shè)中防范減少這方面的病害,從而保證錐坡的耐久穩(wěn)定,發(fā)揮其應(yīng)有的功能,最大程度地縮小維護(hù)成本,提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
　　本文從現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)建設(shè)中,發(fā)現(xiàn)了工程建設(shè)中實(shí)際存在的問題,由此問題出發(fā)搜集與此有關(guān)的方方面面的國(guó)內(nèi)外資料,深入總結(jié)學(xué)習(xí)研究工程建設(shè)中橋臺(tái)錐坡病害出現(xiàn)原因、機(jī)理。通過

4、分析研究摸索出一套從設(shè)計(jì)到施工解決、改善、減小此類工程病害的新方法、新材料、新措施。
　　文中通過對(duì)錐坡基礎(chǔ)線形的分析,得出了錐坡設(shè)計(jì)有關(guān)原則,首先要保證其穩(wěn)定性;其次要使其在平面線型上與路基和臺(tái)前溜坡順滑銜接,從而達(dá)到穩(wěn)定和美觀的要求[6]。根據(jù)橋臺(tái)工程的實(shí)際情況,分析認(rèn)為在數(shù)學(xué)曲面中,選取橢圓錐型的錐坡面較為合適,圓形錐坡只是橢圓錐坡的特例。
　　通過第二章的理論推導(dǎo)計(jì)算,求出了橋臺(tái)錐坡底面曲線在各種斜交情況下的斜交坐標(biāo)

5、系解析方程,并導(dǎo)出極坐標(biāo)方程及相應(yīng)的極坐標(biāo)下的解析解,為施工放樣點(diǎn)的坐標(biāo)求法及計(jì)算機(jī)編程求坐標(biāo)提供的理論依據(jù);并對(duì)求解最陡坡度作了探討,導(dǎo)出最陡坡度出現(xiàn)的位置,并給出錐坡工程量的數(shù)值積分公式。
　　第三章借助CAD編程語(yǔ)言“AUTOLISP”,在AutoCAD平臺(tái)的IDE集成開發(fā)環(huán)境中,對(duì)錐坡施工放樣點(diǎn)的坐標(biāo)和錐坡工程的求解進(jìn)行了程序開發(fā),根據(jù)簡(jiǎn)單的已知條件,通過計(jì)算機(jī)編好的程序可方便地進(jìn)行求解,為設(shè)計(jì)和施工放樣工作提供的極大的方

6、便。
　　接著又采用大型通用有限元軟件ANSYS對(duì)橋梁工程中極限斜交角下規(guī)范給定的路基坡度的土質(zhì)錐坡,進(jìn)行了穩(wěn)定驗(yàn)算分析。采用有限元強(qiáng)度折減法,對(duì)錐坡三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了錐坡極限情況下的穩(wěn)定安全性,通過本章的模擬分析,驗(yàn)證了橢圓錐坡在規(guī)范允許的最大坡度下,有著較大的安全儲(chǔ)備,即安全系數(shù)較大。
　　最后從施工方法、和錐坡填料上進(jìn)行了探討,對(duì)橋臺(tái)錐坡的各種植被防護(hù)和工程防護(hù)進(jìn)行了分析,得出土質(zhì)錐坡的綜合防護(hù)方案,綜合方案