拓寬路基差異沉降及土工格柵處治機理的研究.pdf

1、近年來,隨著交通量的增加,現(xiàn)有道路的通行能力已不能滿足要求,對原道路進行拓寬是解決此問題的有效方法。拓寬道路中,新老路基及其下地基由于固結程度不同,總應力和孔壓受到的影響不同,導致變形不同,從而產(chǎn)生差異沉降,容易引起路面開裂。分析差異沉降的作用機理,對于掌握裂縫開展的原因從而采取有效的措施至關重要。本文采用有限元軟件ABAQUS,選用Mohr-Coulomb模型,用平面應變孔壓單元,對新老路基拼接采用surface-to-surface

2、 contact進行模擬,使用流體滲透/應力耦合瞬態(tài)分析步進行固結沉降計算。對拓寬路基差異沉降機理進行分析,并對影響差異沉降的因素進行分析,最后對拓寬路基中鋪設土工格柵的處治效果和機理進行分析,并給出參數(shù)優(yōu)化結果。主要研究內(nèi)容及結論如下:
　　(1)驗證了surface-to-surface contact接觸模擬新老路基接觸界面的可行性。用tie和contact模擬新老路基拼接面時,兩者沉降規(guī)律相同,沉降數(shù)值不同。用tie和co

3、ntact模擬的路基邊坡側向位移趨勢相同,contact模擬的邊坡側向位移大于tie連接。在拼接面上，tie連接比contact模擬傳遞的豎向應力、水平應力和剪應力大, contact可以模擬拼接面的薄弱。
　　(2)新老路基由于離新路自重荷載和車道荷載的作用位置不同,因此,總應力和孔壓受到的影響不同,導致有效應力的變化不同。有效應力的變化使土體發(fā)生變形,各個位置處土體變形不同從而產(chǎn)生差異沉降。表層軟基中的壓縮變形是產(chǎn)生沉降的主要

4、原因,在新路修筑完成時、工后通車時、工后通車運營9年時,該層產(chǎn)生的差異變形量分別占整個模型的55.8％、50.8%、62.3%。新路修筑,改變老路路拱橫坡,路拱橫坡度增加值在路肩處達到最大,為0.8%,超過容許值。工后剛通車時,新老路基拼接處路拱橫坡度增加值達到0.26%。工后通車運營5.5年左右,孔壓消散完成,道路沉降達到穩(wěn)定,此時,新老路基拼接處路拱橫坡度增加值為0.24%。
　　(3)本文分析中,隨著路堤填筑高度的增加,新老

5、路整體沉降和最大路拱橫坡度增加值都增大,但最大差異沉降有少量地減小。拓寬寬度增加,整體沉降量和差異沉降都增加。搭接邊坡角的增大,老路基沉降差別不大,新路基沉降增大,因此,差異沉降和最大路拱橫坡度增加值都增大。最大沉降的位置隨著搭接邊坡角的增大,逐漸向新路基坡腳處移動,搭接邊坡角為1:1時,最大沉降在新路路肩處。單側拓寬和雙側拓寬對老路沉降的影響差別不大,但對于新路沉降的影響,單側拓寬明顯大于雙側拓寬。
　　(4)土工格柵鋪設在新路

6、基中,對老路及其下地基基本沒有影響,它增加了傳遞到其鋪設位置下的水平壓應力和剪應力,從而減少路堤邊坡的側向位移。側向位移的減小導致新路沉降小幅度地減小。土工格柵鋪設層數(shù)越多,改變效果越明顯?？拷吰乱欢ǚ秶耐凉じ駯挪皇芰?土工格柵不必在新路堤全寬度鋪設,最上層土工格柵在靠近新路基外緣約2.5m位置處可不進行鋪設。土工格柵鋪設位置越靠下,所受拉應力越大,因此,在鋪設時可在下層鋪設強度較大的土工格柵,在上部鋪設強度稍小的土工格柵,以充分發(fā)