交通荷载作用下软土地基附加沉降计算

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1、交通荷载作用下软土地基附加沉降计算张成相中设设计集团股份有限公司摘要：文章对地基土中的初始应力场分布进行有限元分析，基于经验公式法确定地基土竖向累积塑性应变计算模型，利用分层总和法确定地表的沉降变形。针对沿海某城市道路工程的计算结果表明，随道路开放交通时间的增加，地基表面沉降逐渐增大。同时，地基表而沉降速率逐渐减小。道路运营I2年后，地基附加沉降基本趋于稳定。关键词：道路工程;软土地基;累积变形特性;经验模型;附加沉降;作者简介：张成相（1984-），男，江苏金湖人，工程师，主要从事道路工程设计T.作。收稿日期：2017-06-30Additional

2、SettlementCalculationforSoftSoilFoundationunderTrafficLoadingZhangChengxiangChinaDesignGroupCo.，Ltd.;Abstract：Tnthispaper,thedistributionofinitialstressfieldoffoundationsoilwasanalyzedbyfiniteelementmethod,theaccumulatedplasticstraininsubsoilwascalculatedusinganempiricalequation

3、,andthesurfacesettlementofsubsoilwaspredictedbasedonthelayer-wisesummationmethod.Thecalculationresultsofacoastalcityhighwayengineeringshownthatthesettlementgraduallyincreasedwithincreasingofroadopentimetotraffic;meanwhile,thesettlementrategraduallydecreases.I2yearslater,theaddit

4、ivesettlementtendstobestable.Keyword：roadengineering;softsubsoil;accumulativedeformationbehavior;empiricalequation;settlementprediction;Received：2017-06-30交通荷载作为一种特殊的循环荷载，不同于静载荷，也不同于地震荷载，而是长时间往复施加的循环荷载。国内外实测资料表明，在长期交通荷载作用下道路路基通常会产生较火的附加沉降［1-2］，这在很大程度上与地基土在交通循环振动荷载作用下产生的累积变形有关。特别

5、是在我国沿海软土分布广泛区域，其原状土大多处于过湿状态，在交通荷载反复作用下，地基将产生附加的沉降变形，表现为较大的工后沉降和不均匀沉降，并可能逐步反映到路面，进而影响路面结构的使用寿命及使用性能。国内外学者对交通荷载作用下的长期沉降进行丫很多研宂。常用的方法有两种：一种是建立复杂的弹槊性本构模型，如边界面模型［3-4］、套叠模型［5-6］等，这类模型可以模拟每一个循环的应力应变关系，更加适用于地震荷载模拟，对于循环次数达到十万、百万次的交通荷载，模型计算量很大，工程应用有较大难度。另一种方法是经验拟合法，Monismith最早提出了指数模型£71，得

6、到了广泛的应用，随后，LiDM在指数模型棊础上，引进土体的静强度参数来考虑土体类型和物理状态的影响。ChaiJ又在LiD的模型基础上，考虑到土体的初始静偏应力，提出了一种新的指数经验公式模型。另外，许多研究者通过室内三轴试验的结果分析软粘土的附加变形特性。现阶段，尽管学者们对交通荷载下软土沉降问题进行了大量的研究，但鉴于理论模型法的复杂性和不完善性，根据试验或实测数据提出相应的经验公式便成为Y指导岩土工程设计的一条重要途径。本文针对沿海某城市道路工程，采用ChaiJC提出的修正指数经验公式，结合有限元计算模型，确定软土地基中各土层在车辆荷载作用下引起的

7、残余累积应变。随后，采用分层总和法预测交通荷载下软土地基的附加沉降。1累积塑性应变计算模型ChaiJC(2002)在LiD的模型基础上，在考虑了地基土类别、物理状态、应力状态以及循环荷载次数等影响的基础上，提出了考虑初始静偏应力影响的指数型累积塑性应变模型，如式(1)所示：式中:a、b、m和n是材料常数;qd为动偏应力;qs*初始静偏应力;qf为静荷载下的破坏偏应力。模型待定参数a、b、m可通过表1确定，参数n建议取值为n=l.0达1。表1模型计算参数下载原表对于动偏应力CU可采用式(2)进行计算:式中:J2为第二应力不变量，通过6个应力分量计算得出。

8、对于静偏应力cu主要考虑两方而影响:地基土自重引起的静偏应力和路基和路面结构引起的静偏应力(假