【文章內(nèi)容簡介】 板的意圖就是通過一定長度的剛性板將臺階轉(zhuǎn)換為一定的坡度使行車在路橋相接處平穩(wěn)過渡。搭板的設(shè)置是出于臺背后填土和地基必然發(fā)生沉降的特征考慮的，搭板設(shè)計要考慮剛性板下由于填土沉降而導致支撐脫空的特征，因此對于橋頭搭板設(shè)計一般采用簡支板設(shè)計，搭板的一端支撐在橋臺的牛腿上，另一端擱置在路堤上，為使搭板端部受理均勻，一般在端部設(shè)計枕梁。 采用輕質(zhì)材料填筑法EPS（發(fā)泡聚苯乙烯）是一種輕型高分子聚合物，具有超輕質(zhì)、強度和彈性模量較高、耐水性好等特點。EPS用以填筑路堤在國外已有較長的歷史，1972年挪威國家道路研究實驗室（NRRL）首次使用EPS填筑橋頭路堤，瑞典、日本、荷蘭、加拿大等國也有工程應(yīng)用的實例。2003年高燕希等對EPS塊體以及混凝土和EPS顆?；旌象w進行應(yīng)力與應(yīng)交分析，之后進行軟基上橋臺臺背填筑EPS的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果表明采用EPS填筑路基可以防止橋頭跳車，減輕橋臺受臺后填筑物的側(cè)向推擠作用。2005年朱向榮在EPS塊體動三軸試驗研究中，研究不同加載頻率、循環(huán)次數(shù)和圍壓下EPS塊體強度和模量等變化規(guī)律，為EPS塊體的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。另外，EPS塊體在高填路堤及臺后填筑等工程的運用，都取得了良好的效果。泡沫混凝土是一種輕質(zhì)、流動性強、強度可調(diào)節(jié)、耐久性好的材料，它輕質(zhì)強的特殊性質(zhì)在建筑物的補償?shù)鼗杏泄こ踢\用。作為輕質(zhì)回填材料它可降低路基的整體自重，減少對結(jié)構(gòu)物的側(cè)向荷載。2002年高倩等較全面地分析了泡沫混凝土的材料組成及制備工藝，討論泡沫混凝土性能的影響因素。2003年陳忠平、肖禮經(jīng)、蔡力等從泡沫混凝土的基本性質(zhì)及現(xiàn)場施工制備出發(fā)，介紹將泡沫混凝土運用于公路工程實踐的研究。2005年周衛(wèi)東等研究現(xiàn)澆輕質(zhì)泡沫混凝土的制備方法和性能，采用正交試驗分析了膠結(jié)材料、泡沫劑等對泡沫混凝土性能的影響程度。呂永雄結(jié)合廣東省惠澳大道淡澳大橋南岸引道路堤軟基處理中采用EPS的工程實踐，進行了技術(shù)經(jīng)濟分析。 軟土變形的理論研究現(xiàn)狀按照使用目的，軟土路基所依據(jù)的理論包括土體的固結(jié)理論和土體的沉降計算兩部分。其中固結(jié)理論包括一維固結(jié)分析、次固結(jié)、固結(jié)速率。土體沉降計算包括：瞬時沉降、固結(jié)沉降以及次固結(jié)沉降?，F(xiàn)就這兩種理論依據(jù)具體描述如下：（1）固結(jié)理論① Terzaghi固結(jié)方程：Terzaghi于1925年建立了飽和土體固結(jié)模型。理論假定在加荷瞬間外荷載完全由孔隙水壓力承擔，然后隨著時間的推移和孔隙水的排除，外荷逐漸向土粒骨架轉(zhuǎn)移，直到超孔隙水壓力完全消散，這是土體的固結(jié)變形亦結(jié)束。其一維固結(jié)微分方程為：，式中為固結(jié)系數(shù)，與土的物理力學性質(zhì)有關(guān)：，e，k，分別為土的孔隙比、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)：u為孔隙水壓力。給定方程的初始條件和邊界條件，可求得解析解。② Biot固結(jié)方程：1941年Biot基于固結(jié)機理推導了準確反映孔隙水壓力消散與土股價變形相互關(guān)系的三維固結(jié)方程。對一各向同性的飽和土體單元dxdydz，在外力作用下必須滿足下述平衡方程： （1）式中：分別為單元土體各個面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力：x、y、z分別為垂直于單元體各相應(yīng)面的坐標軸：分別為單元體各方向所受的體積力。將上式用有效應(yīng)力和孔隙水壓力u表示，且只考慮重力時，以土骨架為脫離體建立平衡方程： （2）式中：為單位土體的重度（z坐標向下為正）：u為超孔隙水壓力；表明各方向的單位滲透力。 Biot假定土骨架是線彈性體，服從廣義胡克定律，則物理方程中的{D}為彈性矩陣，可寫為： （3）式中：G為土骨架的剪切模量：。E為彈性模量：為泊松比。 根據(jù)應(yīng)變與位移的幾何關(guān)系，可將（3）式中的應(yīng)變表示成位移的形式： （4）式中，為x，y，z方向的位移：為x，y，z方向的應(yīng)變，取壓縮為正；為xy、yz、zx平面內(nèi)的剪應(yīng)變。所以，將式（4）代入式（3），再代入式（2），即可得出以位移和孔隙水壓力表示的彈性土體中的平衡微分方程： （5）式中，為拉普拉斯算子。 如果將物理方程式中的{D}表示為彈塑性矩陣，即可將式（5）推廣到彈塑性體。 式（5）包括三個位移分量及孔隙水壓力u共四個未知函數(shù)，因此必須補充建立一個方程，即連續(xù)性方程。 根據(jù)土體的壓縮性原理，在土顆粒和水都不可壓縮的前提下，飽和土體微分單元內(nèi)水量的變化率在樹值上等于微分體積的壓縮率，故又達西定律得： （6）式中：為體應(yīng)變：分別為x，y，z方向的滲透系數(shù)；為水的容重。 假設(shè)土的滲透性各向相同：，并將用位移表示，式（6）可寫為： （7）上式即為以位移和孔隙水壓力表示的連續(xù)性方程。聯(lián)立方程（5）和（7），即為Biot三維固結(jié)方程。（2）沉降機理：通常把沉降分為瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。① 瞬時沉降：發(fā)生在加載的瞬時，對于飽和土，即為不排水條件下土體形變引起的沉降。② 固結(jié)沉降：土體在荷載作用下產(chǎn)生的超靜水壓力迫使土中水向外滲流，土體孔隙減小的滲透固結(jié)過程，其中也包括部分剪切變形。由于孔隙水的排除需要時間，固結(jié)沉降是時間的函數(shù)。③ 次固結(jié)沉降：基本發(fā)生在圖中超孔隙水壓力完全消散之后，是在恒定有效應(yīng)力之下的沉降。沉降的計算方法分為：彈性理論法、分層總和法、考慮側(cè)向變形的方法、應(yīng)力路徑法等。 試驗研究現(xiàn)狀目前主要應(yīng)用于軟土路基的處理方法為碎石樁復合路基、換填法和墊層法、擠密法和砂井預壓固結(jié)法等。碎石樁加固軟弱路基起源于1935年。50年代初，振沖法開始用于加固粘性土路基，并成為碎石樁。從此，一般認為以真沖法在粘性土中形成的密實碎石樁為碎石樁。60年代初，聯(lián)邦德國和英國相機將此法廣泛應(yīng)用于軟土第幾種，50年代后期此法引入到我國，它適用于處理松砂、粉土、素填土、粘性土、濕陷性黃土等路基。 半挖半填路基結(jié)合部位不均勻沉降控制措施研究目前對于半填半挖路基研究報道很少，散見于一些交通方面的科技期刊中。調(diào)查發(fā)現(xiàn)半填半挖路基由于填方部分的土體強度和穩(wěn)定性難以與挖方或自然坡面土體相一致，在目前已建的半填半挖路基，有大部分出現(xiàn)填方路基下沉、開裂，更有甚者，填方部分路基沿挖填界面整體滑坡的嚴重的自然災(zāi)害。在有些地段由于土性差異及壓實程度不足，造成填方段局部的沉陷，給路基處理及行車帶來很大安全隱患。 半挖半填邊坡失穩(wěn)破壞的原因根據(jù)工程實踐的研究總結(jié)，引起半挖半填邊坡失穩(wěn)破壞的原因有很多，可大致分為內(nèi)因和外因兩大類：內(nèi)因包括交接面巖土力學性質(zhì)的影響和交接面的形狀；外因包括地下水、外荷載、氣候以及人類工程活動等。半挖半填基床對路基穩(wěn)定性影響較大的內(nèi)因可以分為兩類：1) 基床的幾何結(jié)構(gòu)特征，包括填方高度、填方寬度、填方邊坡坡度、基床坡角、基床的展布形式；2) 基床物理力學性質(zhì)，主要決定于基床巖土體類型，包括基床粘聚力、內(nèi)摩擦角、基床巖土材料重度、地下水位等。在施工中，為了填筑方便和穩(wěn)定，一般將基床挖成折線形式。 半填半挖路基施工雖然在規(guī)范上明確規(guī)定了施工程序、處理措施和填筑要求，但由于標準太低，很難滿足強度和穩(wěn)定性要求。因此，應(yīng)首先將半填半挖的填方部分壓實標準值適當提高，而且填方部分從下至上均采用同一標準值，以增大填方的土體強度和穩(wěn)定性，減少不均勻沉陷；其次，在機械無法施工的地方(橫向?qū)挾容^窄)必須采用夯實機具自下而上逐層填筑夯實，確保填土密實、穩(wěn)定。 半挖半填公路路基交接面穩(wěn)定性分析方法半挖半填公路路基的穩(wěn)定性受到許多因素的制約。其中最為重要的一個因素是天然路基與填土路基的結(jié)合面性質(zhì)，由其兩側(cè)的地質(zhì)體決定。結(jié)合面兩側(cè)的地質(zhì)體在物理力學性質(zhì)、密實度、結(jié)構(gòu)、水理性質(zhì)及地下水位條件等各個方面存在差異。半填半挖路基最有可能沿著交接面滑動而產(chǎn)生破壞，因此穩(wěn)定性問題在本質(zhì)上屬于滑坡問題。但該種滑坡有兩個特點：首先最可能弱滑面為結(jié)合面是確定的，其次結(jié)合面是天然的自然山坡面，在形狀上通常是折線。對于邊坡的穩(wěn)定性分析方法，大體有極限平衡法，數(shù)值分析方法和極限分析法三類。(1) 極限平衡法極限平衡法是目前土坡穩(wěn)定性分析中最常用的一種方法，其中以條分法最為重要。這類方法一般先假定破裂滑動面為圓弧、圓弧—直線或其它不規(guī)則面。并假定該滑動面土體滿足庫侖破壞準則，從土坡取出一隔離體，根據(jù)作用在該隔離體上的已知力或假定力，計算出維持平衡所需要的土的抗剪強度。將該強度與實際狀態(tài)的抗剪強度進行比較，求出穩(wěn)定性系數(shù)作為衡量邊坡穩(wěn)定性的基本指標。這類方法( 主要指條分法及改進的條分法) 把土條作為剛體。因此沒有考慮土體本身的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。這種方法之間的最大區(qū)別僅僅在于對相鄰土條之間的內(nèi)力的假定的不同。如瑞典圓弧法(Fellenius) 與畢肖普法(Bishop) 要求滿足整體力矩平衡條件。但瑞典圓弧法完全沒有考慮條間相互作用力，畢肖普法僅考慮條間的水平作用力。而沒有考慮土條間的剪力簡布法(Janbu) 、斯賓塞法(Spencer), 摩根斯坦－普賴斯法 (Morgensten and Price) 及薩爾瑪法(Sarma) 要求滿足力矩和力的平衡條件。其中簡布法假定條間力的作用點位置，斯賓塞法假定相鄰土條之間的法向條間力與切向條間力之間有一固定的常數(shù)關(guān)系，摩根斯坦—普賴斯法假定相鄰土條法向條間力和切向條間力之間存在一個對水平方向坐標的函數(shù)關(guān)系，薩爾瑪法假定沿相鄰土條的垂直分界面，所有平行于土條底面的斜面均處于極限平衡狀態(tài)，從而可推導出切向條間力的分布。我國鐵路部門和地基基礎(chǔ)規(guī)范中使用的不平衡推力法沒有考慮力矩平衡條件，但也屬于這類方法。近年來這類方法得到進一步的完善。傳統(tǒng)的極限平衡法認為滑動面沿長度方向是不變的，這與實際邊坡有些不符。郭漢榮在極限平衡公式中引入一個幾何參數(shù)R ，將單位走向邊坡長度塊段分析改為扇形塊段分析，用于錐形邊坡分析中。該方法能較好地適用于天然山包、人工廢石山、煤殲山等錐形邊坡，計算結(jié)果比傳統(tǒng)的方法更合乎實際。斯塔克(Stark)等認為極限平衡二維分析中隱含破壞面垂直剖面方向無窮大的假設(shè)與實際不合，建立了極限平衡三維分析方法。從二維分析推廣到三維分析，更能反映實際邊坡，但大大增加了分析的難度。有限平衡分析的關(guān)鍵問題是確定最危險滑動面及其對應(yīng)的最小穩(wěn)定性系數(shù)，常規(guī)作法是假定滑動面為圓弧形，對滑動圓心的確定采用經(jīng)驗得方法。消元法中的二分法及坐標輪法等。肖專文等仍假設(shè)滑動面為圓弧形，用遺傳進化算法確定邊坡最危險滑動面及其對應(yīng)的最小穩(wěn)定性系數(shù)。陳昌富等建立了邊坡可靠性分析統(tǒng)一的數(shù)學模型，提出了一種計算邊坡最小可靠性指標和搜索臨界滑動面的分步混合遺傳算法。(2) 數(shù)值分析方法 數(shù)值分析方法主要包括有限元、離散元和邊界元。這種方法以土坡在失穩(wěn)之前伴隨的較大變形為依據(jù)，將穩(wěn)定和變形緊密地聯(lián)系起來。并考慮到土的非線性本構(gòu)關(guān)系，然后求出每一計算單元的應(yīng)力及應(yīng)變，根據(jù)不同的強度指標確定破壞區(qū)的位置及其擴展情況，并設(shè)法將局部破壞和整體破壞聯(lián)系起來。求得合適的臨界滑裂面位置，最后根據(jù)極限平衡法推求整體的穩(wěn)定性系數(shù)。離散化的思想始終貫穿在這種方法之中，因此，該方法是一種典型的數(shù)值計算方法，一般需通過巖土工程數(shù)值模擬來實現(xiàn)。應(yīng)該指出，這種方法在模擬土坡變形破壞機理等方面有著獨特的優(yōu)點，并且它不需要假定滑動面。但由于土體的不均質(zhì)性和復雜性，這種方法的應(yīng)用目前仍受到了一定的限制。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)值計算方法都用到邊坡穩(wěn)定分析中。目前比較常用的邊坡數(shù)值分析方法的主要特點見表2。表2 部分數(shù)值方法的實現(xiàn)方法及優(yōu)缺點分析方法實現(xiàn)方法特 點缺 點有限元法(FEM)離散巖土介質(zhì)為多各單元，簡載移植至節(jié)點，插值函數(shù)考慮連續(xù)條件，采用矩陣位移法或力法求解巖土介質(zhì)應(yīng)力場和位移場?？梢杂脕砬蠼鈴椥浴椝苄?、粘彈塑性、粘塑性等問題：部分的考慮了非均質(zhì)、不連續(xù)性可以給出巖土體應(yīng)力、應(yīng)變的大小與分布。對大變形、不連續(xù)位移，無限域、應(yīng)力集中等問題的求解不理想。邊界元法(BEM)將介質(zhì)邊界離散為邊界單元。把邊界微分方程轉(zhuǎn)化為線性代數(shù)方程組，求解邊界應(yīng)力和位移解，再由解析法計算域內(nèi)任一點的解。只對研究區(qū)的邊界進行離散。數(shù)據(jù)輸入量較少，對處理無界域、半無界域等問題較為理想。要求事先知道控制微分方程的基本解，在處理非線性、不均勻性、模擬分步開挖等方面不如有限元。離散元法(DEM)將區(qū)域離散為單元，但單元節(jié)點可以分離。單元間的作用力可由力與位移的關(guān)系求出，個別單元的運動由牛頓運動定理確定。動態(tài)性，考慮了巖體的非均質(zhì)、不連續(xù)和大變形等特點，允許塊體間發(fā)生平動、轉(zhuǎn)動甚至相互脫離，可形象反映應(yīng)力場、速度、位移等力學參量的全程變化。只對塊狀、層狀破裂或一般碎裂結(jié)構(gòu)巖體比較適合。無界元法采用了一種特殊的形函數(shù)及位移插值函數(shù)，能反映在無窮遠處的邊界條件，近年來以比較廣泛的應(yīng)用于非線性問題、動力問題、不連續(xù)問題等的求解，是有限元方法的推廣。適合于非線形，不連續(xù)和動力等問題的求解。能有效的解決有限元的“邊界效應(yīng)”及人為確定邊界的缺點，在動力問題中尤為突出。一般要與其它方法如有限元聯(lián)合應(yīng)用。FLAC 法有限差分原理?？紤]巖土體不連續(xù)性、大變形特征，求解數(shù)度較快。計算邊界、單元網(wǎng)格的劃分具有很大的隨意性。塊體理論(BT)幾何學原理和解析方法。幾何學特征，利用拓撲學、群論原理，適用于巖體穩(wěn)定分析。幾何學特征，利用拓撲學、群論原理，適用于巖體穩(wěn)定分析。 (3) 極限分析法極限分析法是應(yīng)用理想塑性體或剛塑性體處于極限狀態(tài)的普通原理－上限定理和下限定理，求解理想塑性體的極限荷載的一種分析方法，極限分析方法建立至今雖然只有三十年左右的歷史，但它在巖土力學中得到了廣泛的應(yīng)用。土坡穩(wěn)定性塑性極限分析法最早由德魯克和普拉格（Drucker ，