拓宽工程论文范文1
关键词：拓宽路基；强度；不均匀性；交通荷载；有限元法；临界值
1 前言
随着我国公路建设不断深化，其中对低等级公路拓宽、提高公路等级已成为公路建设的发展主流。公路改扩建工程大多涉及路基拓宽问题。据调查，公路拓宽工程完成后，在运营阶段，路面会不同程度出现裂缝病害。路面结构破坏主要是新老路基产生不均匀沉降，其原因用有：①路基范围内地基固结产生差异沉降；②新老路基填料及强度不一，车辆荷载作用下产生不均匀沉降；③新老路基结合部位处理措施不够完善。
对于新老路基产生差异变形，不少学者进行了研究，并且取得一些有价值的研究成果。一般都是研究软土地基上修建道路，重点研究地基土层的渗流固结，对路基强度不均匀产生的变形研究较少。在有些地区，天然地基都是地质条件良好，压缩模量与承载力都较高，地下水位低，路基修筑完毕后地基土渗流固结产生的工后沉降可以忽略不计，而事实上，这些地区的拓宽公路，由于新老路基强度差异，在车辆荷载作用下产生不协调变形，引发路面结构层破坏。新老路基强度不均匀对路面结构的影响，在路基拓宽工程中不可忽视。
本文通过研究新老路基强度差异对路面结构层的影响规律，充分了解新老路基强度不均匀性对路面的影响，合理确定新老路基强度差异值，为路基拓宽工程的设计与施工提供参考依据。
2 分析计算
2.1 有限元数值方法
公路路基为条带形结构物，受力状态为典型平面应变问题，故采用二维有限元模型计算拓宽路基的应力应变。
路基拓宽工程中，由于地基与老路基在自重作用下已经发生了固结变形，其初始应力分布状态不同于地基表面水平情况下的线性分布，所以，准确获取老路基作用下地基和老路基的初始应力分布状态是求解本问题的关键。
有限单元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。随着计算机的发展，该方法已经取代了昂贵的结构试验，成为结构分析中的一个最有效的一方法。尤其是有限元法在板壳结构、空间应力分析、非线性问题、动力分析及流体力学问题等方面的成功应用，使有限元法的内容越来越丰富。
由于道路为条形结构物，其空间应力分析可简化为平面应变问题，在分析过程中使用平面PLANE42单元。
2.2 路基模型与基本假设
考虑到路基的实际受力情况，将建立的模型作一些简化，特作如下假定：
1、按照平面应变问题进行考虑，进行二维有限元分析；
2、路面各结构层均为连续、各向同性的线弹性材料，力学特性用弹性模量E和泊松比μ表征；
3、土体为理想弹塑性材料，采用D-P模型进行模拟；
4、路面各结构层在垂直方向完全连续，即层与层之间不会出现脱空现象；
5、底基层与路堤顶面的竖向应力和竖向位移连续，即当路堤发生沉降以后，路面结构层会随之下沉，相互间变形协调；
6、老路基和地基的初始应力场由老路基和地基的自重荷载产生；
7、边界条件：地基底面两个方向均为约束，地基宽度外侧水平向约束，地基宽度外侧及地表为透水边界，地基底面为不透水边界。
网格划分如图2-1所示。
2.3 新老路基不协调变形与路面结构受力特征分析
某路堤，其概化几何参数：拓宽为典型沥青路面结构的二级公路，中等交通量，计算荷载采用BBZ-100的双圆轮载，车辆荷载分布如图2-2。填土高6m，老路顶面宽L06m，单侧拓宽L16m，边坡1∶1.5，地基计算深度为30m，拓宽后路堤底面宽度为30m，地基计算宽度为100m，大于3倍基础宽度，网格划分如图2-1。
材料参数如表2-1。
表2 沥青混凝土道路各组成部分材料参数
从沉降曲线图2-3可以看出，施工结束后，新老路堤沉降量不一致，新路堤沉降明显大于老路堤，并且在新老路基结合处曲率变化较大。通过计算比较，这种扩建路堤不同于新建路堤的一个明显区别在于其表面沉降曲线的形状不同，新建公路的沉降曲线形状都成类似抛物线形，最大沉降值点都在路基中部。但对于这种改建公路，其路基顶面沉降曲线的形状却不一样，从图中可以看出，老路堤沉降曲线成近似直线倾斜，新路堤沉降曲线趋缓。所以，路堤扩宽工程中，要尽量减小新老路基各自发生的不协调变形。
如果原路面不继续利用，则新老路基顶顶面的不协调变形值为工后沉降，其不协调变形曲线如图2-3所示。如果原有路面继续利用，则老路基顶面的不协调变形为老路基发生的总沉降，而新路基的不协调变形则为新路基发生的工后沉降。
图2-4表明了水平附加应力沿路面深度方向的变化规律（以老路堤中心处截面为例）。可见，沥青面层受压状态，且表面压应力最大，随着深度的增加，水平向附加应力线形变化，在底基层地面拉应力最大，基层上部受压，下部受拉。由于路面结构的沥青混凝土材料具有较好的柔性，它允许有较大的变形，不至于造成面层结构的破坏，所以对工后沉降的控制指标主要是由半刚性基层材料的强度控制，这是由于基层的抗拉强度较低，当不均与沉降量超过一个程度时，半刚性基层底面就会产生拉裂破坏。
2.4 不同工况下新老路基强度不均匀性的影响分析
2.4.1 不同拓宽宽度下的影响分析 实际道路拓宽工程中，需要拓宽的路基宽度是由公路建设等级和老路堤宽度决定，不同拓宽宽度产生的不协调变形和对路面结构受力的影响也有所不同，同时路基高度不同其变形与受力也不一致，这对于设计与施工是相当重要的。分析中假定拓宽道路为典型沥青路面结构、二级公路的路堤断面型式，路堤高度为3m、6m、9m、12m，拓宽宽度分别为3L0m、2L0m、L0m、L0/3m（L0为老路基宽度，L0不同路段值不同），新老路基强度比值分别为E1/E00.25、0.5、0.75、1.0、1.5、2、3（E1为新路堤回弹模量、E0为老路堤回弹模量），计算在不同的拓宽宽度下新老路基顶面的不协调变形曲线以及路面结构层拉应力，并总结不同拓宽宽度下的变形与受力的规律。以6m路堤高为例：
新老路基强度不均匀引起的不协调变形主要发生在拓宽路基部分，其不协调变形的范围随拓宽宽度减小而减小，另外，随新老路基强度差异减小不协调变形值会减小；图2-5为不同拓宽度下路基顶面不协调变形曲线图，曲线前段陡峭后段平缓，不协调变形值随模量比值增大而减小，减小速率逐渐减小放缓，转折点大致在0.75左右；并且随路基拓宽宽度增加，新老路基不协调变形呈增加趋势；因此在减小新老路基不协调变形中，将拓宽路基强度过于提高是不经济的。
2.4.2 不同路堤高度下的影响分析 根据实际工程，拓宽道路的路基高度不同，还必须对不同路基高度产生的不协调变形和对路面结构受力的影响进行分析计算。分析中假定老路堤宽度为6m，拓宽宽度为6m。扩建道路高度分别为3m、6m、9m和12m，新老路基强度比值分别为E1/E00.25、0.5、0.75、1.0、1.5、2、3（E1为新路堤回弹模量、E0为老路堤回弹模量）。
分析结果为，新老路基强度不均匀引起的不协调变形主要发生在拓宽路基部分，另外，随新老路基强度差异减小不协调变形值会减小。不协调变形产生的弯拉应力最大值在底基层底面位置，并且弯拉应力随拓宽高度增加而增加，拓宽宽度由3m增加到12m时，底基层底面最小弯拉应力由0.166Mpa增加到0.186Mpa。
3 结论和评价方法
通过对不同路基高度与不同拓宽度的情况下，新老路基强度不均匀性对路面结构的影响分析，可以总结如下：
1）新老路基强度不均匀引起不协调变形主要发生在拓宽路基部分，其不协调变形的范围随拓宽宽度减小而减小，随新老路基强度差异减小不协调变形值会减小；
2）新路堤顶面不协调变形大于老路堤不协调变形。变形曲线前段陡峭后段平缓，不协调变形值随模量比值增大而减小，减小速率逐渐减小放缓，转折点大致在0.75左右，并且随路基拓宽宽度增加，新老路基不协调变形呈增加趋势；
3）不协调变形产生的弯拉应力最大值在底基层底面位置，弯拉应力随拓宽宽度增加而增加，应力控制层在底基层；
4）当拓宽路基宽度比较小时，底基层的弯拉应力都会超过容许值，这时要就采取路基加固措施；
5）随新老路基强度比值增大，底基层弯拉应力有略微增大趋势，并且底基层最大弯拉应力位置会发生变化，由拓宽路基位置向老路基部位移动；
6）随着路基高度增加，路基拓宽值控制在1：1～1：1.5之间，路基高度控制在7～8以下，新老路基强度比控制在0.8～1.1之间是比较合理。其他情况利用图2-1内插得到要求控制的新老路基强度比值。
4 应用示例
某旧路拓宽工程，老路路基高4m，自然放坡，边坡坡度1：1.5，路面宽5m需拓宽7m。由L1/L07/51.4，查表分别查6m高与3m高曲线与对1.0与1.5应的E1/E0值分别为0.55、0.675与0.677、0.905，然后两次插入计算得E1/E00.79。利用本结论得出，新老路基强度要控制在0.79～1.1比较合理。
参考文献
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拓宽工程论文范文2
[论文摘要]随着我国经济建设和道路桥梁事业的发展，桥梁拓宽工程将越来越多地呈现在我们面前，如何做好旧桥拓宽改建工作是摆在桥梁建设者面前的一个课题。首先阐述桥梁拓宽的分类，然后具体分析桥梁拓宽方，最后对桥梁拓宽拼接方式进行探析。
随着我国改革开放和经济建设的飞速发展，公路和城市道路的现代化建设也在加快进程。大量早期建成投入运营的公路桥梁，服务水平已明显降低，难以满足日益增长的交通要求，存在严重的问题，如交通拥挤、行车速度减慢、交通组织困难、日常养护工作也难以正常展开，严重制约了快速通道的作用发挥，已成为公路运输线上的“瓶颈”，不利于沿线经济的长期可持续发展。旧桥的拓宽改建是一项比较繁琐的工程，随着我国经济建设和道路桥梁事业的发展，此类工程将越来越多地呈现在我们面前，如何在安全、美观、经济、适用的原则下做好旧桥拓宽改建工作是摆在桥梁建设者面前的一个课题。
一、桥梁拓宽的分类
桥梁拓宽可归结为三类：a
1. 旧桥桥面宽度与承载力均不足。新桥修建半幅后将交通引到半幅新桥，拆除旧桥，待新桥拓宽至全桥，将交通引向全桥。改造后，所有交通由新桥承担。2. 旧桥桥面宽度不足。拓宽中，基本不改变旧桥结构，在旧桥的一侧或两侧建新桥，旧桥继续承担部分交通。改造后，新桥与旧桥结构是独立的。3. 拓宽后，新旧桥的桥面铺装层连续摊铺，共同作用，为了行车安全舒适，须严格保证新旧桥变形协调。
从桥梁结构的设计与施工角度来说，前两类拓宽与新建桥梁类似，本文将重点分析第三类情况下的桥梁拓宽。
二、桥梁拓宽方法分析
（一）增设钢筋混凝土悬臂挑梁
这是最简便的桥梁拓宽改造方法，并可和其它桥梁加固补强法一并使用。当旧桥桥墩、台及基础完好，能够满足拓宽甚至提载要求时，可在主要承重结构的上部结构进行合理加固和提载后，拆除两侧栏杆和人行道板，凿除原桥面铺装层，重浇加强的钢筋混凝土桥面铺装层，相应增设人行道悬臂梁和车行道悬臂板，重新安装人行道板与栏杆，从而达到拓宽桥梁的目的。这种桥梁拓宽的方法适合于梁式桥与拱式桥，一般适用于双侧拓宽的旧桥拓宽。它的突出优点是不必拓宽桥墩，加固工作量小。
（二）单边新建桥梁
当原有公路路线是以单边拓宽进行改建；或原桥已成为交通要道的“瓶颈”，亟待拓宽，且不能中断交通；或原桥弃之可惜，只能降低荷载标准使用等情况时，一般可采用在老桥的一侧新建桥梁，达到提高通行能力和承载能力的目的。
（三）增设边梁或边拱
拆除一侧（或两侧）栏杆及人行道板后，在一侧（或两侧）增设边梁（或边拱肋），实现拓宽桥梁的目的。新增边梁与原主梁之间铰接，只承受自身恒载、人行道恒载与人群荷载，不承受原主梁传递的剪力，也不参加荷载横向分配。用这种方法拓宽桥梁时，应测量桥墩（台）顶宽度是否能放置新增的梁或拱肋，若不够，应进行墩帽（盖梁）的拓宽处理。
（四）增加主梁或拱肋
这种方法一般用于需要拓宽桥梁又要提高承载能力的旧桥。其特点是，新增主梁或拱肋的刚度大于旧桥，以减小原桥主梁或拱肋的荷载横向分布系数，从而在拓宽桥梁的同时，提高桥梁的承载力。此方法需要同时拓宽桥梁墩台及基础，或靠近原有桥梁另外单独建造新拓宽部分的墩台。
三、桥梁拓宽拼接方法分析
在研究桥梁拓宽方案时需要考虑的问题较多，如需要考虑原桥的技术状况、沿线的地质条件、合理的横向连接方式、新旧桥梁结构的变形协调、新旧结构的合理拼接时间以及在不中断原桥交通的条件下合理的新桥施工方法。就具体方法来看，目前主要有上部结构与下部结构均不连接、上部结构与下部结构均连接、和上部结构相互连接、下部结构不连接。
（一）上部结构与下部结构均不连接
为使拓宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，减小连接的施工难度，桥梁拓宽部分与原桥的上部结构和下部结构均不连接，新、老结构之间留工作缝，桥面沥青混凝土铺装层连续摊铺。该连接方案简化了施工程序，消除了连接的技术问题，但在汽车活载作用下两桥主梁产生不均衡挠度以及拓宽桥大于原桥的后期沉降，可能会造成连接部位沥青铺装层破坏形成纵向裂缝和横桥向错台，影响行车舒适性、安全性和桥面外观，增加后期的养护维修工作。
（二）上部结构与下部结构均连接
为使拓宽桥与原桥形成完整的整体，减小各种荷载（包括基础不均匀沉降、汽车活载、温度荷载等）作用下新老桥连接处产生过大的变形，减小上、下结构某些部位的内力，将拓宽桥梁的上部结构与原桥对应部位横向通过植筋、浇注湿接缝等方式连接起来，原桥下部结构的桥墩、桥台帽梁及系梁也通过植筋技术将钢筋和拓宽部分新桥相应部位钢筋连接，然后浇筑混凝土，将新老桥梁连为一体。沈大高速公路扩建工程中桥梁横向拓宽即采用了上述上、下结构均连接的拼接形式。
该方案优点是将拓宽桥、原桥之间联系成整体，拼接后桥梁整体性较好。同时，也存在如下不足：拓宽桥基础沉降大于旧桥，由此产生的附加内力较大，可能会使下部结构帽梁、系梁、桥台连接处产生裂缝；上部结构连接处也可能产生裂缝，导致使用功能下降，维修困难，外观不雅。若拓宽桥基础持力层位于坚硬基岩上，基础沉降值较小，新旧桥之间不会产生过大沉降差，该方案的不利影响不显著，可较好的发挥其优势。若基础持力层位于软土地基上，拓宽桥基础沉降明显大于旧桥，沉降持续时间较长，使用期间沉降不易稳定，则不宜采用该方案。
（三）上部结构相互连接、下部结构不连接
综合上述两个连接方式的优缺点，形成第三种横向拼接形式。第三种拼接方案的主要优点是：下部结构不连接，拓宽桥与原桥的下构内力相互不产生影响，上部结构连接对下部结构产生的内力影响很小。但是上部结构连接后由于新老桥梁材料特性的差异将产生附加内力，由基础沉降等原因产生的附加内力也使连接部位内力增大。以往工程中，常采用如下措施解决上述问题：为减小拓宽桥基础沉降量，拓宽桥梁尽可能采用桩基，并通过加强地基处理、增加桩长或桩径等措施尽可能减小基础沉降；原桥采用扩大基础时要注意新老基础间的协调性，必要时对原有基础进行加固；针对上构自身产生的较大附加内力，可通过连接部位增大配筋并改善连接结构形式来解决。上部结构相互连接、下部结构不连接方式已在多个扩建工程中采用。
参考文献：
[1]林立蔼，对公路混凝土桥梁裂缝的认识及处理[J].中国科技信息，2006，(14).
拓宽工程论文范文3
关键词：城市道路；改扩建；新旧路基结合部；纵向开裂
中图分类号： [TU997] 文献标识码： A 文章编号：
1引言
解决城市道路通行能力不满足要求的问题，有两种途径：一是对原有道路新建复线。即在离原路近距离位置新建一条新的道路，以分担现有道路的交通压力；另外一种途径是，在原路基础上拓宽改建。即对原路结构进行加宽，以满足道路通行能力的要求。对两方案进行对比分析可知，在城市土地紧张、规划限制以及交通量大的背景下，新建复线几乎是不可能实现的。原路拓宽改建虽然在路基拼接、施工期间交通分流管理、施工组织方面存在技术障碍，但依据目前的施工技术和管理水平是可以克服的。因此，目前我国城市道路的扩建工程大多采取原路拓宽的方案。城市道路拓宽有两种方式：单侧拓宽和双向对称拓宽。无论哪一种拓宽方式都必须从路基路面拓宽及搭接技术、排水设施及中间带处理技术进行控制。
2路基路面拓宽及搭接技术
2.1城市道路路基结合部处治技术
城市道路拓宽过程中由于受原路基开挖、新路基填筑、交通荷载以及地下水渗流路径改变等因素的影响，新旧路基结合部处往往早于其他部位出现病害，最典型破坏为结合部处产生纵向开裂。拓宽后的路基质量在很大程度上决定了扩建后道路的使用寿命。因此，如何控制并减少拓宽后路基纵向开裂是城市道路拓宽扩建工程急需解决的重要问题。
基于路基原因引起的扩建后路面纵向开裂可归结为两大类：一类是由于新旧路基填筑及固结时间不同产生的不均匀沉降，是造成结合部纵向开裂的主要原因；另一类是由于路基填筑材料差异及强度不足引起的纵向开裂，新路基顶面材料的当量回弹模量与旧路基存在差异，在相同荷载作用下结合部位置往往出现不均匀的变形。
2.1.1 新路基地基处治
对于填土高度较小的低路堤而言，当原地基土强度满足使用要求时，拓宽路段地基可以按照一般路基的处理方式。因为路堤填土高度不大，作用于地基上的应力有限，若地表有较为坚硬的地层时，路基下土层承受的附加压力更小。对于城市道路拓宽扩建而言，因其填土高度较大对其地基处理的重要性更为突出。一般而言，填土高度较大其沉降量也大，若不对其地基进行处理必然会引起较大的不均匀沉降，进而导致路面的开裂。
2.1.2 新旧路基衔接技术
新旧路基结合部的沉降不均匀是造成路面纵向开裂的主要原因，不均匀沉降的产生则是由于路基的衔接达不到使新旧路基均匀变形的要求。因此，需采取必要的措施对新旧路基的衔接质量进行控制。
1）开挖台阶并沿纵向开挖面铺设土工格栅。台阶开挖形式采取向内倾斜的方式，数量尽可能多以便为新旧路基提供更多的接触面但要保证尺寸符合要求。开挖台阶要做好排水及防护工作，同时注意不要破坏原路基结构。土工格栅作为一种合成材料，以其能有效提高路基整体性、减小新旧路基之间的不均匀沉降而得到广泛应用。
2）新旧路基结合部的压实度控制。对新旧路基结合部的压实宜采用分薄层填筑压实，采用6t、8t光轮压路机及振动压路机分阶段碾压，并做到轮迹交错压实，碾压时避免对原路基土破坏。压实土铺筑要采用相应的松铺系数，压实后的新路基应与旧路基台阶齐平，并对压实度进行检测。
2.2城市道路路面搭接技术
新旧路面拼接部位是城市道路拓宽扩建工程中路面结构的薄弱地带，合理的拼接方法可以使新旧路面成为一个有机整体，保证路面结构的耐久性和使用寿命。旧路拓宽路面搭接方案根据是否保留旧路非机动车道分为：保留非机动车道搭接和不保留非机动车道搭接。
基于保证新旧路面搭接协调一致，增强路面整体强度的目的，城市道路新旧路面在搭接区必须采取一定措施保证路面搭接质量：
1）新旧路面标高的选择。搭接时路面标高可以采用旧路的设计标高，也可以选用新路面的设计标高，但是纵向和横向标高的搭接必须在中面层以下各结构层逐步调整到位。
2）新旧路面搭接处的联接。若使新旧路面搭接处能联接成统一整体，需从以下几个步骤控制：清理接缝表面并粘贴高强抗裂贴、喷洒粘层油、接缝表面热处理、接缝修整及接缝压实。
3排水设施处理技术
城市道路拓宽扩建若想取得良好的使用效果，完善的排水设施是必不可少的。根据城市水文条件选择合适的排水设施组合，不仅能够及时排除路面水和阻止路基水下渗，而且可以延长道路使用寿命，节约成本控制工程造价。
1）路面内部排水。在新建路面拓宽部分设置排水基层，不仅可以将滞留在路面结构内的水分迅速的排除道路结构以外，而且路面内部排水基层可以起到防止基层裂缝向上反射的作用，改善路面的使用性能。
2）中分带排水。城市道路快速路有中分带的，沿中分带两侧各挖一定的深度的槽，用碎石回填并压实，槽周围用反滤织物进行包裹，渗入中分带的水进入空隙较大的碎石层，并沿竖向汇流到层底的集水管，通过横向排水管排出路基界限以外，从而保证路基的强度和稳定性不受影响。
4中分带处理技术
在旧路拓宽扩建采用单侧整体式加宽方式时，原有双向行驶道路因单侧加宽改为单侧行驶，新旧路基共同构成了扩建后的双向行驶。因此，旧路中分带的改造利用成为关键性技术问题。旧路中分带处理有两个方案：
1）全线拆除旧路中分带，在其上铺筑面层并作为行车道使用。该方案在城市道路存在隧道处，因行车道不连续而导致交通流紊乱，存在安全隐患。所以，中分带处理不建议采用此方案。
2）选择在互通式立交前后地带将旧路中分带封闭处理，其他路段保留现有中分带。因车辆在互通式立交前后需要变道，而在一般路段车辆按车型和车速分道行驶，变道要求不强烈，无需对中分带进行封闭。所以，该方案在中分带处理时得到广泛应用。
5结语
本文对城市道路拓宽改建工程的关键技术进行研究，主要从路面拓宽及搭接技术、排水设施处理技术及中分带处理技术三方面进行控制。指出城市道路新旧路基结合部的处治不当是造成路面纵向开裂的主要原因，建议从从新路基的地基处治、新旧路基衔接等方面加强对新旧路基结合部的处理，为城市道路拓宽改建工程的施工提供理论支撑。
参考文献
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[2]许强.高速公路改扩建工程技术与实践[M]. 北京：人民交通出版社，2010.
作者简介：
拓宽工程论文范文4
关键词:公路拓宽;软土地基;变形;差异沉降
中图分类号:TV
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)08-0321-01
1 拓宽工程软基处理方法的选择
加宽路基软土地基处理要根据不同路段的地质情况、路基填筑高度、结构物类型等因素,确定合理的处理形式。加宽路基的软基处理最好以复合地基法为首选,可以通过合理布置桩长与桩距来协调不同路段的沉降差异。适合高速公路加宽工程的主要软基处理方法见表1。
表1 高速公路扩建工程软基处理方法
软土地基路段特点加宽部分可能的处理方法
水塘、河沟等小范围浅表淤泥清淤换土(砂),地表夯击、压实等
软土较薄,路堤填土工后沉降会超标的路段强夯置换、换填砂、复合地基
软土深厚,填土较高,或桥头路基或小构造物基础处复合地基法,如CFG桩、粉喷桩、大直径管桩
地基硬壳层较厚的软土路段预压法
硬壳层较薄、软土层较厚的软土路段塑料排水板+预压、复合地基
软土路基拼接段超载预压、粉喷桩、分隔墙等
高速公路拓宽工程通常工期紧、施工场地狭窄,同时还要维持正常的交通运输,因而必须进行多方论证、比较,根据工程地质勘察资料,结合老路基软基处理的评价结果,选择经济、快速、可靠的软基处理方法,以确保现有高速公路营运安全,本文最终选择采用粉喷桩加固的软基处理方法。
2 工程实例分析
2.1 有限元计算几何模型
有限元计算模型(图1)说明:
1本文分别对拓宽路基未处理、粉喷桩处理,按平面应变问题进行仿真分析。
2粉喷桩采用板单元和点对点锚杆来模拟。
2.2 材料计算参数
具体地基和路堤土层计算参数见表2,板、点对点锚杆材料特性见表3,表4.
2.3 结果分析
2.3.1 粉喷桩地基处理对新老路基总沉降的影响
图2 地基未处理、地基处理新老路基总沉降的图
由图2可以看出,地基未处理、粉喷桩地基处理两种情况下,新老路基表面最大沉降量都发生在新拓宽路堤中部,由于地基处理的影响,最大沉降量由0.3m降到0.28m,最大沉降向老路堤中部转移。由此可见,粉喷桩地基处理对于减小新老路基最大沉降量、新老路基差异沉降有一定的效果。
2.3.2 粉喷桩地基处理对新老路基竖向变形的影响
由图3可以看出,在地基未处理、粉喷桩地基处理两种情况下,新老路基最大竖向变形都发生在新拓宽路堤中部,由于地基处理的影响,最大变形量由地基未处理的0.32m降到0.26m,最大竖向变形向老路堤中部转移。由此可见,粉喷桩地基处理对于减小新路基最大竖向变形具有一定的效果。
3 结论
粉喷桩地基处理对于减小新老路基最大沉降量、新老路基差异沉降、最大竖向变形都具有一定的效果。
参考文献
拓宽工程论文范文5
关键词：航道 拓宽 质量 要点 控制
Abstract: In recent years, with the continuous growth of China's economy, shipping business is growing. The national each big port throughput is rising year by year, Tianjin, Guangzhou, Huanghua, Dalian, Yantai, Haikou and other ports have widened the original channel, in order to meet the growing operational fleet in being. This paper mainly discusses the quality control points of widening engineering.
Keywords: channel; expand; quality; control points;
中图分类号：U61文献标识码：A文章编号：
本文以以下国内某港口航道拓宽工程为例，探讨工程的质量要点控制原则，其主要工程概况如下：
某工程在原航道设计底宽基础上单边向东拓宽80m，设计挖槽长约5000m，现原泥面约-18.2m，设计挖深至-23.2m，坡比1:5，允许超宽3m，超深0.4米。疏浚土采取外抛的处理方式，施工区距抛泥区平均距离约为13km。此地常浪向为东南，而且海浪是多以涌浪为主的风涌混合浪，海流流速最大达1.9kn。
从工程概况可知，航道拓宽工程特点都是拓宽宽度不是很大，单向拓宽或双向拓宽，宽度从几十米到上百米不定。而且长度也存在较大不定因素，从几公里到几十公里，本案例单向拓宽80m，长度5000m，属于拓宽宽度窄，长度短，泥面薄的工程量少且施工环境恶劣的工程，基本涵盖目前拓宽工程的普遍特点。
1 船舶选型控制
根据工程概况所提供信息，本工程疏浚土全部外抛，而且运距13 km，所以根据工程条件选择耙吸船施工，因耙吸船具有良好的航海性能，自航、自挖、自运、自卸等过程全部独立完成，施工在船舶微速航行中进行，并配有艏侧推装置辅助调头，施工中占用水域小，而且可挖掘有机质土到中密碎石（其中挖掘坚硬粘土、中密和密实砂土和松散和中密碎石都有困难），土质适应范围广。而绞吸和抓斗等非自航挖泥船作业面积影响大，不灵活；链斗等其他自航挖泥船土质适应范围小，不经济。所以选择合适的耙吸船施工此工程。
2 船舶施工方案控制
根据现场的实际情况，多船舶同时施工存在较大困难，但是一条船舶是不能按时完成的，故在制定施工方案上，要综合考虑，充分发挥各船的最大能力。此工程共使用的方案有：
通过上述5种方案的不断改进，可以看出，随着工程的不断深入，各种船舶的匹配要随时调整，根据各船各自的特点优势施工特定的区域，但是质量控制要贯穿整个施工过程，不能因一时的工作方便随意施工，造成后期施工困境。
3 施工质量方案控制
3.1航道拓宽工程有其特殊性，制定的质量控制方案要有：
3.1.1随时根据潮位校正耙深，控制下耙深度，严控超深超宽，减少废方。
3.1.2根据潮流情况，掌握船舶流压角，保持正确航向，适时实施斜线挖泥，减少调头，延长单趟挖泥时间，防止出现垄沟。
图为某船整体航迹线示意图 图为局部斜线挖泥示意图
3.1.3采用水深色块显示，分时段保留耙迹线，根据水深数据，控制好均匀布耙，并参照过往耙迹排布密度，采取填空补齐的方法，减少漏挖、欠挖频次，当耙迹线均匀密布后再清除，开始下一时段的耙迹显示周期。
某船均匀布耙航迹线示意图
3.1.4施工边坡时，注意从航道设计边坡外口向槽内布耙施工，避免溜耙等安全事故。
3.1.5根据土质变化，调整波浪补偿器压力，控制耙头对地压力。
3.1.6驾驶员参考耙头吸入真空精心操作，随时调整下耙深度。
3.2针对施工难点制定专项质量控制方案。
3.2.1边坡施工质量控制点
耙吸船施工航道边坡，历来都是难点，也是重要的质量控制点，拓宽段要在窄区域内，面对船舶干扰，泥面高差大以及自然条件恶劣情况，要制定专项的质量控制方案，以保证工程质量。
本工程采取台阶施工方式，先施工外侧，逐级向槽内施工，并且加大每级台阶厚度，以避免船舶因风流不好控制船向的问题。
边坡施工断面示意图 边坡施工平面示意图
拓宽航道断面施工前后对比图（红色为施工前疏浚土）
3.2.2后期扫浅质量控制点
耙吸船扫浅也是其施工难点，这是由其施工特点决定的，船舶在施工过程中受风流影响，施工个别浅点，存在很大的困难，稍微的偏差，就会偏离浅点，浪费时间，当施工区存在大量浅点，浅梗时候可以使用耙吸船扫浅，但是剩余浅点较少时，耙吸船扫浅困难增大，此时按照费用工期等综合考虑，应该进场专门扫浅的耙平器，此类设备，对于扫浅孤立浅点效果很好，下面对工程的特征区域进行分析。
特征区域对比如下：
（图中深蓝色为浅点）
第1天使用耙吸船扫浅
可看出此区域存在
大范围浅梗
第4天进场耙平器扫浅
可看出中间区域
浅梗已经消失
在两端存在浅点
第6天耙平器扫浅
已经没有浅点区域未测量
只在下部有零星几个浅点
第7天耙平器扫浅
施工区只剩余1个浅点
通过第8天的测量图显示，已具备验收条件。
4 对原航道回淤量控制
航道拓宽施工，如果采用耙吸船施工，采用溢流装舱的施工工艺，那么肯定会对原航道造成或多或少的回淤，造成原航道的通航水深不足，那么在施工拓宽部分的时候就要时刻注意。
而且此地常浪为外海进入，水流大，对原航道影响大。在船观察尾迹线显示，10分钟内，溢流泥浆可全部漂离施工区，漂向原航道。
施工船尾迹线 施工船经过后溢流泥浆距离定位船较远
溢流泥浆飘到定位船位置溢流泥浆飘向定位船
针对现场的施工情况以及自然条件，对拓宽部分减少对原航道的回淤制定的措施有：
(1)根据船舶情况以及土质情况，调整船舶的溢流筒高度，降低溢流，减少每船次的挖泥时间。
(2)使用拥有环保溢流设备（溢流口在船底）的耙吸船。
(3)根据涨落潮潮水流向，控制溢流装舱时间。
(4)施工期间勤测原航道水深，对比施工前后变化，据此适当调整施工工艺。
(5)如遇回淤较大，造成原航道通航水深不足，及时调船处理。
5结语
目前本文案例中的工程已经顺利交付使用，日后国内经济继续发展，此类工程还会不断的出现，通过工程中的船舶选型控制、船舶施工方案控制、施工质量方案控制以及针对施工难点制定专项质量控制方案和对原航道回淤量控制等质量要点从源头控制，可以在施工过程中全方位控制施工质量，最大程度上的避免造成重大缺陷后再进行亡羊补牢的现象发生。
参考文献：
拓宽工程论文范文6
关键词：桥梁拓宽，桥面铺装层，收缩徐变，基础不均匀沉降，受力分析
中图分类号：TU997 文献标识码： A
随着现代经济的发展，交通量迅速增大，部分桥梁桥面宽度已不符合实际公路等级和交通流量的要求。为了适应路线拓宽改建后的公路等级要求，提高桥梁的通行能力，将宽度较窄的旧桥加以拓宽扩建是主要途径。桥梁加宽工程是新旧结构的重新组合，受混凝土收缩、徐变、基础不均匀沉降等引起的附加应力作用，拓宽后桥梁结构的受力情况较原结构有较大变化，如处理不当，会造成构件的损坏，影响结构安全。本文主要介绍桥梁拓宽对桥面铺装层的受力影响，找出其受到影响较大的不利位置，为旧桥拓宽的施工、运营养护和成桥检测起到指导作用。
1、分析模型建立
以采用“上部结构连接，下部结构不连接”形式拓宽改造的某混凝土简支板梁桥为例，使用桥梁有限元分析软件对其拓宽施工后桥面铺装层的受力情况进行分析，容包括新建上部结构混凝土收缩作用对结构受力的影响、新建上部结构混凝土徐变作用对结构受力的影响、新建基础沉降对结构受力的影响。桥梁拓宽后上部结构状况如图1.1所示。
图1.1 新、旧桥连接后板梁编号示意
图5.2、3 结构有限元分析模型
2 混凝土收缩徐变作用下铺装层受力分析
混凝土铺装层纵向正应力处在-2.05MPa～3.49MPa；横向正应力处在-2.19MPa～4.39MPa。其中旧桥LB1板梁支点附近铺装层的横向拉应力达到5.7MPa，超过了混凝土的抗拉设计强度1.83MPa的限值，易造成此处开裂。板梁的收缩徐变对新、旧桥连接处局部铺装层应力的影响较大。
3 基础沉降差作用下铺装层受力分析
4 小结
