拓寬路基差異沉降及土工格柵處治機(jī)理的研究.pdf

1、近年來(lái),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(duì)原道路進(jìn)行拓寬是解決此問(wèn)題的有效方法。拓寬道路中,新老路基及其下地基由于固結(jié)程度不同,總應(yīng)力和孔壓受到的影響不同,導(dǎo)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(jī)理,對(duì)于掌握裂縫開展的原因從而采取有效的措施至關(guān)重要。本文采用有限元軟件ABAQUS,選用Mohr-Coulomb模型,用平面應(yīng)變孔壓?jiǎn)卧?對(duì)新老路基拼接采用surface-to-surface

2、 contact進(jìn)行模擬,使用流體滲透/應(yīng)力耦合瞬態(tài)分析步進(jìn)行固結(jié)沉降計(jì)算。對(duì)拓寬路基差異沉降機(jī)理進(jìn)行分析,并對(duì)影響差異沉降的因素進(jìn)行分析,最后對(duì)拓寬路基中鋪設(shè)土工格柵的處治效果和機(jī)理進(jìn)行分析,并給出參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)驗(yàn)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(shí),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(cè)向位移趨勢(shì)相同,contact模擬的邊坡側(cè)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(yīng)力、水平應(yīng)力和剪應(yīng)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(yīng)力和孔壓受到的影響不同,導(dǎo)致有效應(yīng)力的變化不同。有效應(yīng)力的變化使土體發(fā)生變形,各個(gè)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(shí)、工后通車時(shí)、工后通車運(yùn)營(yíng)9年時(shí),該層產(chǎn)生的差異變形量分別占整個(gè)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(dá)到最大,為0.8%,超過(guò)容許值。工后剛通車時(shí),新老路基拼接處路拱橫坡度增加值達(dá)到0.26%。工后通車運(yùn)營(yíng)5.5年左右,孔壓消散完成,道路沉降達(dá)到穩(wěn)定,此時(shí),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(dòng),搭接邊坡角為1:1時(shí),最大沉降在新路路肩處。單側(cè)拓寬和雙側(cè)拓寬對(duì)老路沉降的影響差別不大,但對(duì)于新路沉降的影響,單側(cè)拓寬明顯大于雙側(cè)拓寬。
　　(4)土工格柵鋪設(shè)在新路

6、基中,對(duì)老路及其下地基基本沒(méi)有影響,它增加了傳遞到其鋪設(shè)位置下的水平壓應(yīng)力和剪應(yīng)力,從而減少路堤邊坡的側(cè)向位移。側(cè)向位移的減小導(dǎo)致新路沉降小幅度地減小。土工格柵鋪設(shè)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(shè),最上層土工格柵在靠近新路基外緣約2.5m位置處可不進(jìn)行鋪設(shè)。土工格柵鋪設(shè)位置越靠下,所受拉應(yīng)力越大,因此,在鋪設(shè)時(shí)可在下層鋪設(shè)強(qiáng)度較大的土工格柵,在上部鋪設(shè)強(qiáng)度稍小的土工格柵,以充分發(fā)