公路路基拓宽差异沉降机理及其处置措施效果分析.pdf

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1、2011年第6期(总181期)安徽建筑路路基拓宣差昱沉降机理及其处置措施效果分析SettlementMechanismofRoadbedWideningDiferencesanditsEfectofDisposalMeasures阳雪(中铁四局集团第一工程有限公司，安徽合肥230041)摘要：通过建立新老路基沉降机理的有限元分析模型计算得出：新老路基存在不协调变形，新路基对老路基形成上覆压力和负摩阻力会影响老路基，导致老路基也随着新路基的变形而沉降，不能将老路基或者老路路面结构假定为固定边界。选择轻质填料、使用土工格栅能够很好的改

2、善新、老路基的不协调变形；对新老路基不协调变形处治措施的选择具有一定的指导意义。关键词：有限元；新路基；老路基；固定边界；土工格栅中图分类号：U416．1文献标识码：B文章编号：1007—7359(2011)06-0152-031概述地基不同深度的弹性模量值表1老路的加宽改建一直存在着如何处治新老路基结合部这个关键问题，它将直接影响路基的沉降和整体稳定。老路基经过多年运营，沉降已基本完成，新路基则由于固结等原因产生较大的沉降，导致新老路基存在差异沉降，通常在拓宽路面开放交通后的一段时间内，在与旧路面结合部形成大量纵向材料的属性参数

3、裹2裂缝，而如果新老路基差异沉降过大或施工过快，易在结合部产生滑动剪切面，导致路基整体失稳。为减少新老路基的不均匀沉降和提高新路基的稳定性，使应力的传递更加合理，新老路基的结合处常采用如下措施：沿老路边坡开挖台阶；用轻质材料填筑，如粉煤灰、二灰土、SLM；砂砾填筑拓宽路基挡土墙背，地基换填砂砾、碎石、灰土等；土工格栅、土工网、土工格室、土工膜等加筋处理；拓宽部分高填方路段设置矮墙或反压护道。本文针对处治新老路基结合部通常使用的处理措施的特点，通过ANSYS有限元软件计算，分析新老路基的沉降机注：括号内为卸载后的弹性模量值理，并证实

4、上述处治措施对减小新老路基不均匀沉降的有效性。顶面宽度为18m，高度为6m，路基地基土范围为新路基坡脚各向外延伸5m，深度为8m，新老路基的搭接长度为1．5m。2新老路基沉降机理分析模型的建立土体按照Mohr-Coulomb屈服准则进行分析；土工格栅与新填土是通过接触面进行相互作用，土工格栅材料采用绳索单2．1模型的基本假定元(cableelement)进行模拟，假定与土体之间无相对位移。坐标原点定在老路横断面路堤底面的中点。利用重力场模拟地基土的①将新路基和地基视作各向同性的线性粘弹性材料。初始应力状态，采用较大的参数值模拟老路

5、路基的先期固结。模②新老路基在长度方向及地基在深度方向均为无限大。型边界条件为：底部采用位移边界条件，即水平和垂直方向的位③老路基为各向同性均匀弹性材料，以材料参数弹性模移均约束，侧面仅水平方向位移约束。地基土弹性模量的取值见量E与泊松比表示，且各层材料参数为常数。表1(20m以下考虑为无穷大)，各材料参数见表2。有限元模型④层间接触条件为完全连续接触。的计算采ANSYS软件，得到的新老路基顶面沉降变形如图1所⑤认为路面体系为小变形且只考虑新老路基自重的影示。响。对于拓宽公路，沉降包括地基沉降和新老路基的沉降，由⑥新老路基属于平面

6、应变问题。图l可见：新老路基明显存在不协调变形。新路基对老路基形成2．2新老路基沉降机理分析模型上覆压力和负摩阻力会影响老路基，导致老路基也随着新路基有限元计算模型的几何参数为：老路基高度为5m，宽度的变形而沉降。路基的变形分横向(横断面)和纵向(纵断面)变为lOm，坡度比为I：1．5。新路基在老路的基础上进行拓宽和形，横向变形又包括竖向沉降变形和侧向冰平向)位移。拓宽路加高，新老路基拼接时老路基进行台阶式开挖，拓宽后的路基基顶面的最大沉降出现在拓宽路基顶面靠边坡一侧。不难发现，将老路基或者老路路面结构假定为固定边界，只分析新路基

7、的收稿日期：2011—06—15变形，将此变形作为拓宽所产生的差异沉降是不合理的。实际作者简介：阳雪(1973一)，男，湖北广水人，毕业于长沙铁道学院土木上，新路基荷载施加以后，可以通过老路边坡将部分荷载传递给工程专业，本科，高级工程师。安徽建筑2011年第6期(总181期)老路基，从而使老路基及老路基以下的地基发生压缩变形和固距老路堤横断面底面中线的距离(m)结变形；另外，新路基发生沉降以后，通过界面间的负摩阻力促使老路基也发生变形。通过现场调研发现，拓宽工程中很多路逝'1日面病害发生在老路部分，其原因就是由于拓宽路基的沉降而使

8、漫凄0U一．048：一＼·一／得老路基发生连锁反应，产生不协调变形。故在有限元建模时，匿．·U⋯DU将老路基和老路路面结构视为固定边界，不仅不能准确反映拓宽路基的变形状况，更严重的是忽略了拓宽工程的重要病图1新、老路基顶面沉降变形图害——老路路面结