在當下鐵路工程中路基應用設計的新改革模式有哪些呢，應該如何來促使現在路基工程管理的新制度呢?同時現在公路工程中的新改革發展狀況有哪些呢?本文是一篇有關公路工程論文。

　　摘要：在新建鐵路工程中,同時開展地基處理的安全系數法和極限狀態法設計,對比分析安全系數法和極限狀態法的設計結果,校核和完善極限狀態法設計方法,結合現場實測參數,優化分項系數。建立工程數據收集、處理、統計分析平臺,為及時掌握工程動態,完善設計標準及可靠度指標提供支撐。實現軟土路基地基處理的極限狀態設計體系,完成編制并頒布極限狀態法設計規范。

　　關鍵詞：鐵路工程,路基設計,公路工程論文投稿

　　極限狀態法設計原理

　　極限狀態設計方法以概率論為基礎、以可靠度指標衡量可靠性、以分項系數的設計表達式進行設計,因而使地基設計更加合理。巖土工程的極限狀態是指巖土工程能夠滿足設計規定的某一功能要求的臨界狀態,超過這一狀態,巖土工程便不再滿足設計要求。它是區分巖土工程的工作狀態為可靠或不可靠的標志,一般可分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩類。在進行地基處理設計時,將變異性較大的設計參數視為隨機變量,變異性不大的參數可視為定值,由這些設計參數組成描述地基的函數Zg(X)稱為地基的功能函數。功能函數有3種情況:當Z0時,表明地基處于可靠狀態;當Z0表明地基處于極限狀態,此方程稱為極限狀態方程;當Z0時表明地基處于失效或者破壞狀態[4-7]。

　　論文網推薦：《中國鐵路》，《中國鐵路》(月刊)曾用刊名：(鐵路科技動態)自1962年創刊以來，始終緊跟中國鐵路前進步伐，以服務中國鐵路為理念，以關注并推動中國鐵路創新與發展為宗旨，以傳播中國鐵路發展信息與創新成果為己任，贏得了廣泛好評，一直被認定為交通運輸領域的核心期刊，在國內外公開發行。

　　巖土工程可靠度是指巖土工程在規定的時間、條件下,完成預定功能的能力,可靠度由可靠指標衡量。對地基處理來說,完成各項預定功能的標志則是滿足鐵路穩定性(包括承載力)、工后沉降及差異沉降3方面的要求[3]。比如地基沉降的可靠度就是地基沉降小于某一允許值的概率,按照可靠度理論,其功能函數可以表示為(式略)式中,S為允許沉降,w為沉降計算值,12(,,)cnXXXX為隨機變量。當g(X)0時,表示沉降沒有超過允許沉降,對應的概率用rP表示,即為路基沉降可靠度;當g(X)0表示路基沉降超過了允許沉降,用超越概率fP表示。顯然可靠度與超越概率間存在互補關系1rfPP。設Z為正態分布變量~(,)zzZNm,引入符號/zzm,為一無因次系數,稱為可靠度指標[8]。如果直接采用目標可靠性指標進行設計,計算過于繁瑣,從設計人員的工作習慣及國際標準接軌考慮,設計時采用隱含目標可靠度的分項系數以及標準值和結構重要系數組成的設計表達式計算。雖然設計表達式與定值設計法相似,但兩者的內涵是不同的,分項系數能夠全面考慮目標可靠度指標,同時反映各變量的敏感度與變異性質。地基處理在設計原理和方法上與結構工程有相似之處,可以充分借鑒結構工程部分研究成果。

　　但地基3處理設計與結構設計有本質上的區別,不能完全照搬結構工程可靠性分析的原理,主要體現在以下方面:(1)巖土參數復雜。由于地基土是由漫長的地質年代形成,受不同的環境因素、化學物理過程的影響,所以土體參數的空間變異性很大;土性參數又有自相關性,應該用隨機場進行描述,且不同土性參數之間存在互相關性。(2)巖土應力應變關系復雜。巖土體是一種高度非線性體,不同的應力水平,變形差異很大。路基地基穩定性、沉降計算分析方法、計算模型往往需要進行一些簡化處理,導致計算結果與實際情況往往有一定的差異。(3)巖土邊界條件復雜。巖土工程實際研究的范圍較大,工程計算分析中考慮的邊界是近似和模糊的,計算時需要對邊界條件進行簡化處理。(4)外界環境對地基處理措施的可靠性影響大。地基在不同天氣、地下水等外界環境影響下表現出不同的物理力學特性。(5)施工質量不確定性大。由于巖土工程是隱蔽性工程,施工工法、施工水平及施工質量對地基處理的影響巨大。因此,軟土地基處理設計中存在大量不確定因素必須加以研究。由于巖土工程性質復雜,導致巖土工程可靠度研究發展緩慢,遠遠落后于結構工程可靠度研究。基于概率論的地基處理極限狀態設計方法涉及到地層條件、邊界條件、荷載條件、計算模型、設計條件以及施工條件等各方面因素,應貫穿于勘察、試驗、設計、施工等全過程,要完整的解決上述各因素的概率統計方法,使之定量化,最終提出適用的地基處理極限狀態設計表達式以及分項系數和有關參數。由于鐵路地基處理是采用穩定性(包括承載力)和沉降雙重控制設計的。所以要進行可靠度的完全分析,必然是以穩定性(包括承載力)極限狀態、沉降控制極限狀態和差異沉降極限狀態三種極限狀態綜合控制的結果。欲實現完全的可靠度分析,就需要引入系統可靠度分析方法,才能反映軟土地基處理可靠度的全貌。

　　極限狀態法設計的意義及轉軌思路

　　軟土地基處理極限狀態法設計的意義極限狀態法與傳統的設計方法相比是一個很大的進步,標志著解決可靠度問題從以經驗為基礎的定性分析階段進入以概率論和數理統計為基礎的定量分析階段。極限狀態法作為路基設計的發展方向,美國、歐盟、日本、俄羅斯等國家和地區的相關設計規范均采用極限狀態設計方法,繼續采用安全系數法設計給國際技術交流帶來了困難,不利于我國鐵路技術在國際上的推廣應用。我國于1992年頒布了《工程結構可靠度設計統一標準》(GB50153),2008年又進行了全面修正,目前建筑、港口、水利及公路部門的結構設計已采用極限狀態設計法;2010年交通運輸部頒布的《港口工程地基規范》(JTS147-1-2010)將極限狀態設計方法引入地基規范[9-10]。我國20世紀80年代開始鐵道部門一直在進行相關的基礎研究工作,近年來對高速鐵路開展了系統的基礎研究,積累了大量勘察、設計、施工、運營經驗,已基本形成高速鐵路工程建設技術標準體系,為地基處理極限狀態設計創造了條件。開展鐵路工程地基處理極限狀態設計方法研究不僅意義重大,而且是必要的、可行的。雖然已經有一些成果,但距離實用階段還有一段距離,有必要結合鐵路路基工程的特點系統開展地基處理極限狀態設計研究。軟土地基處理極限狀態法設計轉軌的思路由于影響軟土地基處理可靠性的因素復雜,且軟土地基處理方法、種類多,各種方法有不同的特點,軟土地基處理設計從傳統的定值設計法轉軌為極限狀態法是一項十分復雜的系統工程,推進極限狀態法在地基處理設計中的應用,必須以平穩過渡為準則。首先應遵循可靠度校準法,通過極限狀態設計法設計重現定值設計法設計的可靠度等級。完成形式轉軌,在此基礎上開展工程試設計,研究優化設計模型、確定設計各分項系數,建立極限狀態法設計標準體系,確保轉軌的平穩過渡。

　　總體采用三結合、兩步走的極限狀態方法導入路徑,科研與設計相結合,專業研究與工程實踐相結合,國內研究與國外調研相結合,分“形式轉軌”和“建立體系”兩大步驟推進轉軌工作。(1)形式轉軌階段。確定轉軌實施方案的主要原則,擬定轉軌工作實施方案。對國內外相關領域進行詳細的調研,掌握國內其他行業及國外地基處理有關極限狀態設計體系和技術發展狀況,根據需要開展相關支撐科研工作。對地基處理極限狀態法和定值設計法的理論體系進行系統分析,制訂目標可靠指標,建立分項系數與可靠性指標之間的關系,研究制定分項系數,編制轉軌暫行規定,在設計中同時采用暫行規定和現行標準同時進行設計檢算,及時將遇到的問題匯總。(2)建立體系階段。選取既有鐵路工程地基處理的代表性工點,結合工程現狀進行反演分析,對比現有規范設計結果,調整目標可靠指標、分項系數,建立極限狀態設計表達式。

　　極限狀態設計的關鍵問題

　　極限狀態設計方法是軟基地基處理設計方法的變革。要實現這種轉變,須重點研究以下問題:(1)巖土參數統計分析方法、分布型式及數字特征。巖土參數本身的變異性比人工材料的大得多,這就需要大量實驗樣本數量做支撐,而實際工程中的某些參數的樣本數量有限,如何根據有限的樣本數量對參數進行概率統計,是工程師面對的一大問題。從另一個方面說,采用何種勘察方法才能與極限狀態設計配套,也是值得深入探討的問題。(2)極限狀態方程的建立。軟土地基處理各種方法有不同的特點,其質量保證水平差異很大,且其不確定性遠遠大于結構工程或建筑基礎工程,這是地基處理采用極限狀態設計的難點,必須針對排水固結、水泥土樁、CFG樁等不同的地基處理方法,分析各參數變異性對地基處理措施可靠性的影響程度,確定隨機變量,建立極限狀態設計方程。(3)目標可靠度指標的確定。由于巖土工程的復雜性,目前確定目標可靠度還需要依賴傳統的安全系數。在這種情況下,應該結合多年來設計所積累的工程經驗進行廣泛的統計分析,對現行的鐵路地基處理規范進行校準計算,以初步確定目標可靠度指標。(4)分項系數及設計表達式的建立。在理論研究、實驗分析、計算統計以及校準計算的基礎上,廣泛調研國內既有鐵路復合地基資料,并進行反演計算,最后提出鐵路軟土地基概率極限狀態設計方法的分項系數及設計表達式。