新型预应力路基水平向附加应力扩散规律研究

基于弹性理论,推导了新型预应力路基内水平向附加应力计算公式,并获得了预应力自坡面向路堤内的扩散规律;同时运用ABAQUS有限元软件建立三维预应力路基模型,分析了不同侧压板布设位置下路堤内的水平向附加应力分布情况。研究表明:①理论公式的适用条件为侧压板上边界距路肩距离不小于2.0 m;②板覆盖区(除板左下角点外)路基内水平向附加应力系数及其衰减速率随距路堤坡面水平距离的增加逐渐减小,且水平向附加应力逐步由"腹鼓形"差异分布过渡呈"腹平状"较均匀分布;③距侧压板距离大于0.1 m时,附加应力系数随水平距离增加先增大后减小,且扩散峰值点距坡面水平距离随外延距离的增加而增大;④通过合理布置板间距,可在路堤受荷核心区外部形成一道连续、稳定、有效的受压加固区,进而改善路堤土体受力状态,提高路堤整体服役性能。研究成果可为预应力路基的设计计算和推广应用提供理论基础和参考。     

预应力路堤附加围压场与围压增强效应

利用ABAQUS建立预应力路堤（PE）三维有限元模型，以侧压板（LPP）宽度1.2 m，边坡坡率1∶1为例，分析其内部附加围压场的分布特征. 结果表明：随距路堤坡面水平向深度增加，板体覆盖侧附加围压由浅层 “腹鼓形”差异分布逐渐过渡至深部的较均匀分布；板体3个外延区的附加围压均随坡面水平向内深度先增后减，以不同峰值围压扩散角将预应力扩散至路堤受荷核心区，且峰值扩散角依次为：板外上侧<板外左、右两侧<板外下侧. 基于强度折减法，分析预应力路堤整体稳定性能，并探寻板间距的优化设计方法和思路. 开展典型路堤填料的系列静动三轴试验，论证预应力加固结构能有效提高填料的静动力抗载和抗变形性能，并建立填料临界动应力与围压间的经验式，可以为补强铁路路堤土围压提供参考.     

重载列车荷载下新型预应力路基的加速度响应试验研究

路基的加速度响应是表征列车荷载下路基体振动剧烈程度的代表性参数。基于Buckingham π理论，研制了缩尺预应力路基动力模型试验系统，并开展了不同重载列车轴重、预应力大小和加载振次下的预应力路基加速度响应试验。结果表明：(1)预应力钢筋在张拉锚固后，由于路基土的蠕变变形会出现预应力损失现象，建议实际工程中进行超张拉；(2)路基在循环动荷载作用下产生显著的周期性响应，相同位置处横向加速度均小于竖向加速度，且振动能量从路肩向坡脚方向逐步衰减；(3)短期加载测试下，各测点加速度峰值基本随列车轴重的增加线性增大，随预应力的增加而近似线性减小；(4)35t大轴重列车长期荷载作用下，预应力100kPa下路基加速度有效值随振动次数的增加先减小后趋于稳定，且均小于无预应力工况下的加速度有效值。以上结果表明预应力加固结构在降低路基动力响应方面具有积极作用。