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由于山区地形地貌的特点,在陡坡地形修建高等级公路时,现有路基结构形式难以保证环境与经济效益俱佳。因此提出一种适应于山区陡坡地形的新型“桩-锚-框架”复合双层行车路基结构,该路基结构对山体扰动与破坏较小,在保证结构本身稳定性的同时能对边坡起到较好的支挡作用,安全可靠并且经济合理。 研究采用理论分析、数值模拟和模型试验相结合的方法,通过对国内外路基支挡、锚固和支撑等结构的受荷特征进行分析,提出4种合理的复合结构形式,从环境影响、工程造价和施工难易等方面与现有路基结构进行对比,并应用ABAQUS有限元软件对新型路基结构进行数值模拟,分析其静力特性,选出最优的结构方案,对最优的方案进行室内模型试验,并通过数值模拟进行对比分析论证,弥补模型试验的不足,最后根据模型试验和数值模拟研究的结果,结合理论分析,发展和完善新型复合结构体系的设计计算理论,为结构设计选型提供可靠的依据,同时也为复杂地形地质条件下修建山区公路提供了新的思路与借鉴。主要研究成果如下: (1)提出了一种适合山区陡坡地形的新型“桩-锚-框架”复合的双层行车路基结构,该种结构对自然山体扰动较小,并且具有较好的静力稳定性,对边坡也有较好的支护作用。 (2)通过对直柱式、斜柱式、曲柱式和折柱式4种可行结构形式进行静力特性分析得出,折柱式结构静力稳定性最为优越,内力分布合理,对边坡支护作用也较好,并且施工难度适中,应为优先选用的结构形式。 (3)边坡荷载作用下,桩后土压力整体呈“中间大,两头小”的分布形式,分布比较均匀;预应力锚索不仅对边坡有较好的加固作用,同时还能较好的改善结构受力状况。 (4)结构破坏时,支撑柱上端受压区混凝土首先达到极限压应变而压碎,然后逐步与外侧受拉区裂缝贯通形成塑性铰,结构承载力降低,变形迅速增加。结构破坏形式为塑性破坏,破坏前有明显的征兆。 (5)可通过设置合理加腋、提高梁柱节点配筋、提高预应力锚索承载力等方式,进一步改善结构受力,增强结构的安全性与稳定性。