【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量明顯大于一般路基. 特殊條件下的臺(tái)背路基與一般路基沉降規(guī)律比較選取小磨公路上k105+020（臺(tái)背高填方）k105+150（高填方）兩不同觀測(cè)點(diǎn)位特征斷面進(jìn)行實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)比較。由上例中得出累計(jì)沉降量在施工后期較為穩(wěn)定，可從2006年12月10日開(kāi)始觀測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從2006年12月10日至施工完成,期間兩斷面填土厚度均為零。沉降曲線對(duì)比如下()所示,可得出如下結(jié)論: 臺(tái)背高填方和高填方沉降值的曲線對(duì)比,k105+020臺(tái)背高填方路基處沉降值總體趨于穩(wěn)定,有小幅度波動(dòng)。,k105+150高填方路基處累計(jì)沉降值增大趨勢(shì)明顯,且沉降變化量遠(yuǎn)大于臺(tái)背高填方路基. 從以上兩種情況的臺(tái)背路基和一般路基的沉降變化特點(diǎn)的比較發(fā)現(xiàn)，兩種情況的沉降差異不同，第一種情況的臺(tái)背路基沉降大于一般路基的沉降，且沉降穩(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng)，而后一種情況卻正好相反，臺(tái)背路基不僅沉降量遠(yuǎn)小于一般路基，而且臺(tái)背路基的沉降穩(wěn)定時(shí)間也較短，從兩種情況的地基和臺(tái)背填土條件分析，出現(xiàn)這種不同差異的原因主要是由地基條件和填土壓實(shí)度的差異引起的，第一種情況由于地基條件較好，地基沉降較小，而臺(tái)背填土壓實(shí)度相對(duì)較差，因此路基沉降主要為路基填土的沉降，其結(jié)果必然是臺(tái)背路基的沉降大于一般路基的沉降，而第二種情況卻是地基條件相對(duì)較差，路基總沉降主要以地基沉降為主，因此臺(tái)背路基沉降小于一般路基沉降。 臺(tái)背路基的沉降預(yù)測(cè)方法目前對(duì)于臺(tái)背路基，已有的沉降計(jì)算方法比較多，已有的elgp曲線法，應(yīng)力路徑法等；數(shù)值分析中的差分解法、有限元解法等；另外還有概率統(tǒng)計(jì)分析法。傳統(tǒng)的沉降預(yù)估方法是建立在太沙基等人創(chuàng)立的經(jīng)典土力學(xué)基礎(chǔ)之上，其中引入了許多簡(jiǎn)化假定，在預(yù)估時(shí)將地基沉降分為瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分，并按分層總和法分別計(jì)算；數(shù)值分析法是近代土力學(xué)研究的產(chǎn)物，如有限元法、有限差分法；以上的一些理論方法由于本身的局限性和實(shí)際地質(zhì)條件的復(fù)雜性和非均勻性，結(jié)果必然與真實(shí)值有出入，隨著現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，一些基于實(shí)測(cè)沉降資料的預(yù)估法先后出現(xiàn)[8,9,10,11,12,13]，如雙曲線法、指數(shù)曲線法、泊松曲線法、灰色預(yù)測(cè)法、+364和K157+541兩個(gè)臺(tái)后路基沉降板的中后期沉降以及最終沉降進(jìn)行了擬合預(yù)測(cè)。 Compertz曲線模型的建立將我們要研究的預(yù)測(cè)目標(biāo)用一個(gè)定量指標(biāo)表示。是的微分，它表示的變化速率。則的增長(zhǎng)率就等于除以，于是，我們便可用微分方程 （，） () 來(lái)描述的“成長(zhǎng)”過(guò)程，式中、是模型的參數(shù)。上式的意義是，當(dāng)很小時(shí)（即在初始發(fā)展階段），右邊第二項(xiàng)近似等于零。這時(shí)按一固定的增長(zhǎng)速度發(fā)展；隨著的逐漸增長(zhǎng)，所起的作用逐漸增大。故方程的實(shí)際意義是的增長(zhǎng)對(duì)本身的發(fā)展起著一定的抑制作用，并使增長(zhǎng)速度逐漸下降。它體現(xiàn)了外部環(huán)境對(duì)發(fā)展的綜合反應(yīng)。當(dāng)時(shí)，方程右邊等于零，這時(shí)增長(zhǎng)速度也等于零。通常計(jì)，稱為飽和參數(shù)或發(fā)展極限。用分離變量法對(duì)微分方程()求解，有： ()對(duì)式()進(jìn)行有理式分解，兩邊積分得；或 ()是待定系數(shù)，令，代入上式可以解得：將代入式()，最后整理得： ()式()就是邏輯斯蒂(logistic)成長(zhǎng)曲線方程，也稱泊松曲線或皮爾曲線方程。如果的增長(zhǎng)率不與成比例，而與成比例，即 ()則求解式()可以得到 或 （為常數(shù)） ()式()稱為Compertz曲線方程。在本文中，代表時(shí)刻時(shí)的沉降預(yù)測(cè)值，其單位為長(zhǎng)度單位；為時(shí)間，其單位為時(shí)間單位；、為模型待定參數(shù)；的單位為與相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度單位。式()代表的是一條非對(duì)稱的右偏曲線，這種形式較為符合地基土體沉降變形遞減的特點(diǎn)。 Compertz模型參數(shù)的計(jì)算Compertz曲線方程的三個(gè)參數(shù)可采用三段估計(jì)法求出[12]。首先，令，它則變?yōu)樾拚笖?shù)形式： ()假設(shè)已知一時(shí)間序列、…、滿足上述方程，即…將個(gè)數(shù)據(jù)平均分成三段（如果不能被3整除，可以通過(guò)增減個(gè)別數(shù)據(jù)使其恰為3的倍數(shù)），每段含有個(gè)數(shù)，即，對(duì)各段求和得 () () ()由級(jí)數(shù)求和公式，有代入式()、()、()，得： () () ()由式()、()、()經(jīng)后式減去前式，有 () ()由以上兩式，可得： ()故有 ()同時(shí)，可解得： () ()將式a、b代入上式可得 ()由上述方法類推，我們不難得到龔帕斯曲線方程()式中的參數(shù)計(jì)算式為： () () ()基于以上算法和思想。 工程實(shí)例的比較與分析 計(jì)算結(jié)果本文選取小磨公路K157+364和K157+541兩個(gè)臺(tái)后路基沉降板各中前期的18組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料()： 表21小磨公路K157+36K157+341觀測(cè)時(shí)間以及沉降量K157+364時(shí) 間(d)121138149163179194211223235沉降量(mm)時(shí) 間(d)247261298323352409436484505沉降量(mm)K157+341時(shí) 間(d)129144159174191207222234245沉降量(mm)時(shí) 間(d)258284302334367406425453495沉降量(mm)利用Compertz曲線法對(duì)臺(tái)背路基進(jìn)行長(zhǎng)期以及其最終沉降的預(yù)測(cè)，并與雙曲線法預(yù)測(cè)沉降值以及實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析比較()。表22小磨公路K157+36K157+341各模型長(zhǎng)期預(yù)測(cè)比較測(cè) 點(diǎn)天 數(shù)600650700750800850890位 置實(shí) 測(cè) 值K157+364　pertz 曲 線　預(yù)測(cè)值50殘 差誤差(%)%%%%%%%雙曲線　預(yù)測(cè)值殘 差誤差(%)%%%%%%%K157+541　天 數(shù)600650700750800850900實(shí) 測(cè) 值pertz 曲 線　預(yù)測(cè)值殘 差誤差(%)%%%%%%% 雙曲線　預(yù)測(cè)值殘 差誤差(%)%%%%%%%根據(jù)兩種方法預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，繪出兩沉降板的實(shí)測(cè)沉降～時(shí)間曲線與各模型預(yù)測(cè)沉降～時(shí)間曲線(、),為使提高顯示效果，便于比較分析，只畫相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的實(shí)測(cè)以及模型擬合曲線。+364沉降板實(shí)測(cè)曲線與預(yù)測(cè)曲線對(duì)比+541沉降板實(shí)測(cè)曲線與預(yù)測(cè)曲線對(duì)比并且繪出了模型的預(yù)測(cè)擬合誤差曲線(、)。 K157+364各模型的預(yù)測(cè) K157+541各模型的預(yù)測(cè)擬合誤差曲線 擬合誤差曲線 計(jì)算結(jié)果比較和分析、兩種方法都可以較好地對(duì)實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行擬合，較為符合實(shí)際臺(tái)背路基沉降變化規(guī)律。由兩圖中的曲線擬合對(duì)比，結(jié)合表二的預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，pertz曲線法較雙曲線法對(duì)臺(tái)背路基沉降的擬合精度更高，離散性也不大，因此pertz曲線法對(duì)臺(tái)背路基沉降的擬合是合適的、準(zhǔn)確可行的。在對(duì)臺(tái)背后期沉降的預(yù)測(cè)也同樣顯示了pertz曲線法的這種優(yōu)點(diǎn)，例如本文對(duì)K157+541沉降板129天～495天的18各實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)600天以后的沉降值進(jìn)行了預(yù)測(cè)，、（％以內(nèi)）。又由于其曲線函數(shù)的有界性，我們可以推斷出其在長(zhǎng)時(shí)間沉降穩(wěn)定后的最大沉降值(如下表23)，這對(duì)于橋頭臺(tái)背處的病害防治有重要的意義，而這個(gè)特點(diǎn)是雙曲線函數(shù)所不具備的。表23小磨公路K157+36K157+541最大沉降預(yù)測(cè)值沉 降 板 編 號(hào)K157+364K157+541最大沉降量預(yù)測(cè)值（mm）,因此在施工期間的沉降量明顯大于一般路基。：在填土條件相同的條件下，臺(tái)背地基的土中應(yīng)力小于一般路段的地基應(yīng)力，但臺(tái)背路堤的壓實(shí)度較低，所以臺(tái)背地基的沉降與一般路基相比，具有地基沉降較小，路堤沉降相對(duì)較大的特點(diǎn)。,沉降變化特征不同于一般地質(zhì)條件下的臺(tái)背路基和一般路基,在施工后期,高填方路基的沉降量增大趨勢(shì)明顯,而臺(tái)背路基呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài),且高填方路基的沉降量反而大于高填方臺(tái)背.,它不但可以較真實(shí)地反映地基全過(guò)程的沉降量與時(shí)間的關(guān)系，預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性高，其原理算法易于理解接受，適應(yīng)性也較廣，并且適用于對(duì)瞬時(shí)加載、性線加載或多級(jí)加載的地基沉降預(yù)測(cè)問(wèn)題。因此，該方法在臺(tái)背路基沉降預(yù)測(cè)中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值?！珪r(shí)間曲線，對(duì)于粗略估計(jì)，二者都是可以使用的。但由誤差比較可以看出顯然pertz曲線法比雙曲線法的預(yù)測(cè)精度要更高一些，具有更高的穩(wěn)定性。，從而得出最終穩(wěn)定沉降量，這對(duì)避免橋頭臺(tái)背路面板斷裂、橋頭跳車等病害有很直觀的意義。，在通過(guò)精度的比選來(lái)得出最優(yōu)方法，從而提高預(yù)測(cè)精度。 第三章 臺(tái)背路基工后沉降取值標(biāo)準(zhǔn)的研究 概述容許工后沉降量是填土路堤控制剩余沉降（即路基的總沉降量和施工期間沉降量之差）的指標(biāo)。對(duì)于橋頭臺(tái)背路基而言，若設(shè)有搭板，則指搭板末段下土體的容許工后沉降，通常采用搭板容許縱坡變化值作為控制：若不設(shè)搭板，則會(huì)發(fā)生縱坡變化，指發(fā)生縱坡變化的末端土體的容許工后沉降?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)外研究成果對(duì)路基工后沉降提出了不同的指標(biāo),包括臺(tái)背路基容許工后沉降量、臺(tái)背前后的沉降差、設(shè)搭板時(shí)的搭板容許縱坡變化值和橋臺(tái)與搭板之間的容許坡差作為其控制。由于臺(tái)背處路基填土壓實(shí)不夠和其狹小空間的限制，使得臺(tái)背填土達(dá)不到所要求的壓實(shí)度，在工后行車荷載的反復(fù)作用下，必定會(huì)產(chǎn)生不同程度的差異沉降。而且，由于結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)要求的限制下部基礎(chǔ)較好，故而其頂部豎向變形幾乎為零。這樣就必然造成臺(tái)背處的差異沉降。由于這種差異沉降的存在，一方面造成路面平整度的降低，從而導(dǎo)致橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生：另一方面，由于臺(tái)背路基的局部沉降，使得路基結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生附加應(yīng)力，而其值是隨沉降的增加而增大的，所以當(dāng)沉降達(dá)到某一個(gè)限值的時(shí)，必然由于過(guò)大的附加應(yīng)力而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層的破壞。為了盡量緩解乃至完全避免以上病害的發(fā)生，在實(shí)際工程中采用了加固地基、選擇合適的填料以及夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置橋頭搭板等技術(shù)措施，然而，這些技術(shù)措施的適用性和有效性，除了施工的因素以外，關(guān)鍵問(wèn)題是確定一個(gè)工后差異沉降量的控制的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。因此，臺(tái)背路基容許工后沉降取值標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題是一個(gè)有待研究的重要問(wèn)題。 臺(tái)背路基工后沉降的取值標(biāo)準(zhǔn)目前，國(guó)內(nèi)外已有大量從設(shè)計(jì)、施工和管理的角度研究如何減小臺(tái)背沉降以