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道路差异沉降试验模型示意图

发布时间:2017-11-22 23:35   阅读:次   字号:  

土工格栅试验

试验模型

广三高速公路起点位于广东省佛山市南海区,终点位于广东省佛山市三水区,路线总里程 30 km, 1998 年建成通车,全线路基普遍为软土地基. 原路基标准横断面宽 24. 5 m,双向 4 个行车道,扩建后路基金项目: 广东省交通科技项目( 2008JK06) ; 亚热带建筑科学国家重点实验室资助项目( 2010ZC15)基宽度为 41 m,双向 8 车道,2009 年开始动工扩建.道路扩建采用两侧路基直接拼接加宽方式,加宽路堤下部的软土地基采用水泥搅拌桩和素混凝土桩进行加固处理,加宽路堤填土底部和填土层上部分别铺设一层土工格栅进行加筋,处治路基不均匀沉降.试验模型基于广三高速公路路基拼接设计方案,模拟的工程条件为: 路堤填土高度为 4. 8 m,路基土厚度为 4 m,路堤填土与路基土之间设厚度为0. 6 m 的砂垫层. 对称分布的半幅路基顶面宽 12 m,包括一个宽 3. 75 m 的旧路车道和两个宽 3. 75 m 的扩建车道,扩建车道外侧为宽度 0. 75 m 的路肩,路堤边坡坡比为 1∶ 1. 5. 在扩建车道和路肩范围内,于路堤第一层和第五层填土的底面分别铺设土工格栅,进行拓宽路堤加筋处理.按照相似比 1 ∶ 10 制作模型试验箱,如图 1 所示,试验箱的净空尺寸为长 ? 宽 ? 高 = 1. 92 m ?1 m ? 1 m,试验箱框架采用槽钢焊接而成,在槽钢制成的钢架里面安装可拆卸的钢板,钢板厚 5 mm. 在试验箱的一侧设有透明有机玻璃板,作为试验过程中的观测窗.

Fig. 1 Arrangement of test model ( unit: mm)模拟公路拓宽填土路堤下部软土地基引起的路部,试验过程中,间断的将木板抽出,模拟新拓宽路基的沉降. 综合考虑文中模型试验研究的工程背景和研究目的,设计采用在新扩建加筋路堤下部预埋一定厚度的高密度复合木板,一端外露试验箱,试验时通过拉力装置将木板抽出,模拟新老路基之间的差异沉降. 模型试验路堤填土按照每层厚度为 4 cm,压实度 90% 的控制原则分区进行人工夯实填筑,当填土至铺设土工格栅层位时,将土工格栅展平,用 U型钢钉固定到旧路基台阶面上,然后再填筑上覆路堤土.分别对新填路堤中不铺设土工格栅时新旧路基发生 0、30 mm 差异沉降及在第一层和第五层填土底面分别铺设 1 层土工格栅后新旧路基发生 0、20、30、50 mm 差异沉降共 6 种工况进行试验,模拟工况如表 1 所示.

 表 1 模拟试验工况

 

1 模拟试验工况

 

Table 1 Simulating test cases

 

工况

土工格栅  差异沉降



工况

土工格栅        差异沉降

层数 N




层数 N



S /mm




S /mm









A1

0

0



C2

2

20

A2

0

30



C3

2

30

C1

2

0



C4

2

50

 

实际工程中,填土路堤顶面受到路面结构层的重力和汽车荷载的作用,试验中采用平板荷载试验方法模拟路堤顶面荷载作用. 根据平板荷载试验要求 承载板的平面尺寸不应大于模型平面尺寸的1/3,因此,设计尺寸为 60cm ×30cm ×2. 5cm( 长 × 宽 × 厚) 的钢板作为承载板,采用液压千斤顶装置分级加载,测试荷载作用下土工格栅加筋效应. 试验时每级加载大小为 12. 6 kN,最多可以施加 10 级荷载,每级加载完成后,隔 15 min 测读一次沉降数据,在此时间间隔内如果加载板沉降量小于 0. 025 mm,则视为沉降稳定,可以施加下一级荷载,加载过程中出现下列情况之一时即终止加载: ( 1) 加载板周边土出现明显侧向挤出现象,周边土出现明显隆起或径向裂缝持续发展; ( 2) 本级荷载的沉降量大于前一级荷载沉降量的 5 倍,荷载 - 沉降曲线出现明显陡降; ( 3) 在某级荷载下,24 h 沉降速率不能达到相对稳定标准,还在继续近似等速或加速发展.


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