資源描述:
《相關(guān)沖擊壓實(shí)路基有效壓實(shí)深度試驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、沖擊壓實(shí)路基有效壓實(shí)深度試驗(yàn)研究楊美群游思權(quán)(江西公路開發(fā)總公司江西南昌330006)摘要:結(jié)合對(duì)沖擊壓實(shí)有效深度的影響因素進(jìn)行了分析,通過路基壓實(shí)力學(xué)原理,建立了有效壓實(shí)深度與各因素的函數(shù)關(guān)系,并通過試驗(yàn)分析和驗(yàn)證了函數(shù)關(guān)系的準(zhǔn)確性,求出了高速公路沖擊壓實(shí)時(shí)常見情況下的有效壓實(shí)深度值。為以后高速公路類似作業(yè)提供了參考。關(guān)鍵詞:道路工程;路基;沖擊壓實(shí);有效壓實(shí)深度;試驗(yàn)研究0前言沖擊碾壓機(jī)越來越廣泛地應(yīng)用于路基加固,但其對(duì)路基加固的有效深度究竟為多少,各文獻(xiàn)中說法不一,這一問題的探討能準(zhǔn)確地知道沖擊壓實(shí)施工。1沖擊壓實(shí)機(jī)簡(jiǎn)
2、介沖擊壓實(shí)機(jī)最早由南非研制開發(fā),有三邊和五邊形兩種,其工作原理為其“三邊形”(或“五邊形”)在牽引車的拖動(dòng)行駛滾動(dòng)中產(chǎn)生集中的沖擊能量達(dá)到壓實(shí)土石填料的目的[1]。沖擊壓實(shí)機(jī)可由配套的重型工業(yè)拖車在前方牽引。以三邊形壓實(shí)機(jī)為例(本文中除特別指出外,均指三邊形壓實(shí)機(jī)),其作用原理見圖1:圖1沖擊壓實(shí)機(jī)作用原理圖實(shí)際工作中,三邊形“壓實(shí)輪”一角立于地面前以12Km/h的速度滾動(dòng)沖擊,三邊形壓實(shí)輪最小半徑處沖擊地面,行進(jìn)中每秒約沖擊地面兩次,相當(dāng)于低頻大振幅沖擊壓實(shí)土體。2有效壓實(shí)深度的求取2.1有效深度的概念沖擊壓實(shí)機(jī)對(duì)路基的有
3、效深度這一問題本身概念模糊,如果對(duì)這一概念不能準(zhǔn)確理解的話,則會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)論。在定義有效壓實(shí)深度這一概念前,首先要了解沖擊壓實(shí)機(jī)的用途,沖擊壓實(shí)機(jī)有兩種用途:一是直接用于路基的施工,即用于沖壓實(shí)松鋪層,但由于沖擊壓實(shí)機(jī)自身輪型為凸形,直接用于壓實(shí)松鋪層可操作性差:此時(shí)填料松散,在沖擊壓實(shí)機(jī)強(qiáng)大的沖擊力作用下,會(huì)形成很深的坑槽,造成壓實(shí)機(jī)行走速度降低,同時(shí)壓實(shí)機(jī)震動(dòng)會(huì)非常劇烈,對(duì)機(jī)械操作手的健康不利,還易造成傷害;第二個(gè)用途是使用沖擊壓實(shí)機(jī)對(duì)成型路基加固,由于成型路基已達(dá)到一定程度的密實(shí),當(dāng)采用更大沖擊力的設(shè)備壓實(shí),必定會(huì)對(duì)
4、路基產(chǎn)生加強(qiáng),但此時(shí)對(duì)路基二次加強(qiáng)的深度是有限的,這一深度即為有效壓實(shí)深度。上述兩種用途雖不同,但有效壓實(shí)深度應(yīng)該是相同的。由于沖擊壓實(shí)在高速公路建設(shè)中主要用于第二種情況,故對(duì)有效壓實(shí)深度應(yīng)理解為:采用沖擊壓機(jī)加固路基時(shí),對(duì)多少深度范圍內(nèi)的路基會(huì)產(chǎn)生加固效果。2.2路基在被碾壓過程中的受力要求出有效壓實(shí)深度,首先要分析路基在被碾壓過程中的受力。作用于路基的荷載,有路基的自重(即靜載)和壓路機(jī)的激振力(即動(dòng)載),荷載引起路基相當(dāng)深度處于應(yīng)力狀態(tài)。由于在施工過程中動(dòng)載遠(yuǎn)大于靜載,為計(jì)算方便,可以忽略靜載的影響,而只考慮動(dòng)載。壓路
5、機(jī)在路基內(nèi)所引起的應(yīng)力,按鮑斯尼斯(J·Boussinesq)公式進(jìn)行計(jì)算[3]。бhPhor圖2路基被碾壓時(shí)路基應(yīng)力圖當(dāng)輪重作為集中荷載(按均勻荷載計(jì)算相同)時(shí),路基應(yīng)力圖如圖2所示:集中荷載P在深度為h,水平距離為r處的豎向應(yīng)力бh為:бh=(1)令K=代入(1)式則бh=K(2)由于在輪跡中心以下(r=0)時(shí),應(yīng)力為最大,此時(shí)K==0.4775為一常數(shù),代入(2)式得бh=0.4775(3)2.3影響有效壓實(shí)深度的因素根據(jù)有效壓實(shí)深度的概念,假設(shè)當(dāng)使用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)路基時(shí),對(duì)應(yīng)路基應(yīng)力為бh2,使用沖擊壓實(shí)機(jī)時(shí)對(duì)應(yīng)路基
6、應(yīng)力為бh1,當(dāng)бh1=бh2時(shí),沖擊壓實(shí)深度h1即為有效壓實(shí)深度。由此可推斷:影響有效壓實(shí)深度的主要因素有以下幾個(gè)方面:(1)路基成型前,使用振動(dòng)壓路機(jī)的最大激振力;(2)加固路基時(shí),沖擊壓實(shí)機(jī)的最大激振力;(3)使用振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)壓實(shí)層厚;目前高速公路路基施工時(shí),根據(jù)交通部規(guī)范,土方(包括土石混填)層厚h2=30cm,石方h2=50cm,而對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的選擇沒有明確規(guī)定。2.4有效壓實(shí)深度的求取使用振動(dòng)壓路機(jī)時(shí),根據(jù)(3),路基應(yīng)力為бh2=0.4775(4)式中:P2—振動(dòng)壓路機(jī)的最大激振力h2—使用
7、振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)壓實(shí)層厚使用沖擊壓實(shí)機(jī)時(shí),根據(jù)(3)對(duì)應(yīng)路基應(yīng)力為бh1=0.4775(5)式中:P1-沖擊壓實(shí)機(jī)的最大激振力h1-有效壓實(shí)深度根據(jù)бh1=бh2,得:(6)則(7)假設(shè)在路基成型前,采用YZ20(最大激振力P2=400KN)碾壓,層厚為h2=30cm,碾壓達(dá)到預(yù)定壓實(shí)度后,使用CYZ25三邊沖擊壓實(shí)機(jī)(最大激振力為P1=2500KN)加固,求此時(shí)沖擊壓實(shí)的有效影響(加固)深度h1。根據(jù)(3)式,CYZ25沖擊壓實(shí)機(jī)在深度h1處應(yīng)力為:бh1=KYZ20壓路機(jī)在深度h2處應(yīng)力為:бh2=K由于
8、使用YZ20施工時(shí)層厚為30cm,也即此時(shí)30cm深處應(yīng)力бh2最小,如果采用CYZ25沖擊壓實(shí)機(jī)加固(直接沖擊壓實(shí)松鋪層時(shí)與加固一致)時(shí),只有應(yīng)力бh1≥бh2時(shí)才會(huì)產(chǎn)生加固效果,將P1=2500KN、P2=400KN、h2=30cm代入(7)得h1=75cm即沖擊壓實(shí)機(jī)對(duì)路基有效壓實(shí)深