路桥过渡段是道路病害的多发地段,“桥头跳车”作为其直观表现形式,一直是困扰公路建设的难题。本文针对现有的桥头跳车处治措施,以处治方法消化地基沉降变形和协调变形能力为主要衡量目标,通过仿真分析,拓扑优化、设计优化及工程实例的测试分析,开展了路桥过渡段差异沉降处治技术的研究。 基于Visual Fortran平台,对大型通用有限元MARC软件进行了深度二次开发。研编了三维和二维的接触面单元、非线性邓肯—张模型、脱空区材料模型、地基沉降模拟等用户子程序。 考虑不同的地基沉降模式,首次开展了搭板和换填材料处治方法的适应性研究,并讨论桥台类型对差异沉降的影响。 针对桥头加筋路堤具有空间效应的特点,建立了相应的三维计算模型;应用三维接触面单元模拟筋材与填土的界面特性,从加筋手段与桥台不同的连接方式和地基沉降条件出发,开展土工格栅与土工格室柔性搭板加筋处治技术的作用性状研究,并对其适用性进行讨论。 首次应用拓扑优化理论,基于应变能最小即刚度最大原理,对路桥过渡段路基加固体的结构布置形式进行优化,拓扑优化结果表明,采用上长下短的倒梯形布置形式的结构刚度最大,且路基加固体底面布置长度应不小于2m,由下向上斜率应缓于1:1。 基于三种不同地基模式,讨论了楔形柔性搭板处治方法的设计参数,如复合体模量、长度、间距、层数对路堤位移和应力的影响,并对其进行了设计优化,为楔形柔性搭板技术的设计提供了理论指导。 根据应用实例的不同工程特性,提出了台后楔形柔性搭板设计方案,并进行了系统的现场试验和观测。实体工程观测资料表明,楔形柔性搭板能够较好地协调桥台与路堤的沉降差,从而消除桥头跳车现象。