基于行驶平顺性的公路软基过渡段均衡沉降控制的研究（可编辑）.doc

基于行驶平顺性的公路软基过渡段均衡沉降控制的研究 10710-2009021025 博 士 学 位 论 文 基于行驶 平 顺性的公 路 软基过渡 段均衡沉降 控 制研究 高志伟导师姓名 职称 王选仓 教授 申请学位 级别 博士 学科专业 名称 道路与铁 道工程 论文提交 日期 2012 年4 月10 日 论文答辩 日期 2012 年6 月16 日 学位授予 单位 长安大学 Balanced Settlement Control of Transition Section on Highway Soft Ground Based on Ride ComfortA Dissertation Submitted for the Degree of Doctor Candidate :Gao Zhiwei Supervisor :Prof. Wang XuancangChang?an University, Xi?an, China 摘 要 公路软土地基路段差异沉降是引起软基过渡段路面开裂、 错台等病害的主要原 因 , 路 面 变 形 破 坏 后 降 低 了 车 辆 行 驶 的 平 顺 性 , 直 接 影 响 驾 乘 人 员 的 舒 适 性 和 运 输 货 物 的 完 整 性 , 严 重 时 甚 至 引 起 行 车 事 故 , 对 公 路 工 程 的 使 用 性能 造成不良影 响 。 因 此 , 制 定 公 路 软 基 过 渡 段 均 衡 沉 降 控 制 标 准 及 优 化 控 制 方 法 对 于 解 决 公 路 软基过渡段沉降控制问题具有重要意义。 本文在目前国内外相关研究成果的基础上, 对公路软基过渡段均衡沉降控制标 准 及 控 制 技 术 优 化 进 行 了 系 统 深入 研 究 。 针 对 不 同 工 况 确 定 了 公 路 软 基 过 渡 段 沉 降 变 形 典 型 模 式 , 建 立 了 路 面 变 形 空 间 响 应 函 数 关 系 式 , 为 车 辆 路 面 耦 合 系 统 中 路面平顺性激励模型的建立奠定了基础。 选择两自由度 1/4 车辆模型及随机激励与离散型激励相结合的路面模型建立车 辆路面耦合系统, 确定了模型系统 的求解方法, 基于 MATLAB/SIMULINK 环境编 制了车辆路面耦合系统模型计算程序。 提出了以车辆垂向振动加速度为指标的平顺性评价标准, 研究了车辆平顺性与 路 面 变 形 模 式 及 变 形 量 之 间 的 函 数 关 系 式 , 提 出 了 不 同 沉 降 模 式 、 不 同 车 速 条 件 下基于车辆行驶平顺性的沉降控制标准。 以水泥搅拌桩处治公路软基为例, 建立三维有限元数值仿真模型, 对水泥搅拌 桩 处 治 公 路 软 基 沉 降 效 果 影 响 因 素 进 行 了 系 统 分 析 , 确 定 了 影 响 沉 降 控 制 效 果 的 关键因素,对不同水泥搅拌桩布置方案的沉降控制效果进行了对比分析。 以邯大高速公路软基处治工程为依托, 根据水泥搅 拌桩加固公路软基沉降控制 效 果 分 析 结 果 和 基 于 行 驶 平 顺 性 的 软 基 过 渡 段 沉 降 控 制 标 准 , 对 水 泥 搅 拌 桩 处 治 公路软基 技 术 进 行 优 化 , 提 出 了 基 于 行 驶 平 顺 性 的 过 渡 段 合 理 段 落 划 分 及 合 理 长 度,确定了横断面均衡沉降控制方案和纵断面均衡沉降控制方案。 制定了基于均衡沉降控制的软基处治试验路实施方案及沉降观测试验, 对不同 方 案 处 治 效 果 进 行 了 对 比 分 析 , 计 算 了 不 同 方 案 的 工 程 量 与 工 程 费 用 , 为 公 路 软 基过渡段均衡沉降控制标准制定与沉降处治方案优化提供参考依据。 关键词 : 道 路工 程 、 沉降 控制 、 平顺 性 、 软土 地基 、过渡 段 i Abstract Differential settlement in transition section of highway soft foundation is the main cause of pavement cracking. Pavement deformation reduce the running smoothness of vehicles, directly affect the the comfort of occupants and cargo integrity, serious disease even cause the accident. Therefore, to formulate equilibr