土工格室处理高速公路拓宽部有限元分析.pdf

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1、郑俊清：土工格室处理高速公路拓宽部有限元分析土工格室处理高速公路拓宽部有限元分析郑俊清(福州市勘测院。福州850003)【摘要】为研究三维柔性结构——土工格室加固路基拓宽部的效果，运用ABAQUS有限元软件，采用基于Coulomb定律摩擦模型模拟土工格室复合板体及其填料的非线性接触，模拟分析铺于新老路基结合处底层不同宽度、伸入老路基不同深度的土工格室时的路基顶面的竖向位移、侧向位移和相对差异沉降等。结果表明：土工格室的铺设使路基内应力分布趋于均匀，有效地协调新老路基的不均匀沉降，但加固效果并不随铺设格室的宽度、伸入

2、老地基的深度而成线性增加。【关键词】土工格室；拓宽部；有限元分析；铺设深度【中图分类号】TU472【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)11—0105—03随着我国高速公路交通量逐渐增大，对原有高速有效地扩散了应力，试验表明，加筋土垫层的应公路进行拓宽改造势在必行。老路拓宽的关键技术之力扩散角大约为70。，使荷载的分布更为均匀。一就是限制新老路基结合部的不均匀沉降，从而减少1．2土工格室侧向约束作用分析由此在路面结构内引起的附加应力可能造成路面的水平铺设的土工格室，其侧向约束作用主要体现早期破坏

3、。近年来，由于土工格室其特有的三维结构、在两个方面：一是由于土工格室与土体变形不一致，造抗弯抗拉性能，现已被广泛应用于高速公路拓宽改建成土工格室对格室外土体所产生的摩阻效应；二是土工程。土工格室柔性结构层能有效协调软弱地基的不工格室对格网单元内填料的紧箍作用，如图1所示。均匀沉降，增强路基稳定性。目前对土工格室已有较土工格室就是通过与填料的相互作用、格室自身多的研究和应用，Andrawes、kZ．等(1982)对土单元的侧向约束作用及加筋作用，减小土的竖向应力和剪采用Duncan．Chang的E一双曲线非线性弹性模

4、型，土应力，同时使土的附加应力趋于均匀，以达到减少路基与土工合成材料的接触面单元采用双曲线非线性弹沉降、协调新老路基变形和提高土基承载力的目的。性摩擦模型，模拟了土工合成材料与土体的相互作用⋯；杨晓华(2004)将土工格室和其填料假定为复合板体，并研究了复合板体当量变形模量与其填料模量的关系；谢永利等(2004)应用MARC有限元软件对比分析了土工格室处理后的路基不均匀沉降。本文通过分析土工格室的加固机理，针对土工格室在高速公路拓宽结合部的不同铺设位置，运用Abaqus有限元软件对其分析比较，验证了土工格室协图1土

5、工格室与填料相互作用示意图调新老路基变形的能力，进而确定土工格室的铺设位置及效益宽度。2有限元分析1土工格室作用机理分析2．1计算模型及参数土工格室是一种由高分子聚合物宽条带经强力分析模型为：原有路基一侧宽为10m，两边对称拓焊接而形成的三维网状结构体。它伸缩自如，运输时宽，一侧拓宽后为16m，路基高度6m(图2)。土工格缩叠起来，使用时张开，并在格室中充填砂土或碎石等室铺筑在基表与基底分界面处，格室尺寸25cm×25cm材料，形成具有强大侧向和大刚度的柔性结构层。X20cm。因土体与格室的变形协调，可将土工格室与

6、1．1土工格室与填料的相互作用分析其填料作为一复合体考虑。模型的具体参数如表1。土工格室与填料的相互作用取决于界面填料的可认为老路基和土基在自重荷载、行车荷载作用摩擦作用，土工格室与土体之间存在摩擦力，填料限制下已完成固结沉降，故采用线弹性模型来模拟其力学格室发生明显的侧向位移，同时格室侧壁又对填料产性能；同时考虑到新路基填土为颗粒状材料，采用摩生向上的摩擦支承力，从而形成一个具有较大弯拉刚尔一库伦模型能较好的模拟填土的力学性能。度与抗剪强度的复合体，起到类似于筏板基础的作用，新老路基交界处不均匀沉降的产生是由于新

7、路106低温建筑技术2012年第11期(总第173期)堤在自身荷载作用下发生的压缩变形及新路堤在行人老路基深度的增加，其控制路基表面竖向沉降的能车荷载作用下发生的累计塑性变形。为了模拟两者变力亦增加，但并不与伸入深度成正比；而协调新老路基形的不一致，有限元分析时，考虑接触面边界条件的非沉降变形的能力也未随土工格室伸人老路基深度的线性，选用各向等向的Coulomb模型模拟两者的相对增加而有明显效果，这是因为随着伸人深度的增加老滑移。同时假定底基层、基层、面层等结合面处治较路基及土基的土体将受到施工扰动，进而强度折减。

8、好，接触状态为完全连续。考虑到格室铺设对老路基居中心线距离，m土的扰动，计算时认为格室与老路基土接触的摩擦系02468lO12141618数随土工格室伸人老路基深度的增加而递减。吕逝表1计算参数避矧醐旧瑚蛰图2土工格室伸人老路基不同深度的路基顶面的竖向沉降量居中心线距离，mO246810l2141618蛙O靛恒醐密／捌翳好障醐溶0．52．2边界条件及载荷l1