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高速公路拓宽过程中的有限元数值分析

2013-12-25

高速公路拓宽过程中的有限元数值分析
在高速公路拓宽工程中,新路基施工后往往变形比较复杂,固结变形特性具有明显的二维特征,较精确确计算需采用有限元法,固结计镩采用比奥(Biot)固结理沦。
随着计算机的发展,有限单元法在土工问题中已经得到越来越多的应用。目前,国外多采用PLAXIS岩土有限元软件,利用弹塑性摩尔库仑模型或修难剑桥模型对拓宽这类问题进行模拟计算分析。如Jones
等(1990年)分析土工格栅加筋承式路堤在拓宽工程中的应用,并认为土工格栅中的拉力是由桩间土变形和路堤边缘土体的水平位移引起,推导了计算土工格栅中的拉力公式,但他没有考虑路避一格摄一桩一土四耆之间的共同作用,分析只是集中在桩、土工格栅等单一个体上。
A.G.L Hjortnas-Pedersen和H.Broers(1994年)利用大型离心机模型试验和PLAXIS有限元程宇分析了加宽路基施工过程中软土地基的力学特性和变形特性,研究表明,离心模型试验和有限元分析具有较好
的一致性,但也有一定的差异:加宽部分软土中量测的孔隙水压力较有限元分析值大15%;离心模型试验中加宽部分缸填筑完时,实测沉降是有限元分析值的2~2.5倍,但固结度达到韶80%时,两者又十分吻合;对于水平位移,采用弹塑性摩尔库仑模型的计算值是实测值的2~3倍,而采用修正Cam-Clay模型的计算值和实测值比较相近。
对加宽路基的间隙法(The Gap-raethod)填筑进行有限元数值计算后认为,拼宽路基的间隙法填筑较普通的水平填筑相接处产生的裂缝提出了处理方法;有人在离心模型试验的基础上,应用二维比奥固结
理论的平面应变有限元方法分析了新路堤作为附加荷载对老路堤有较大差异沉降和横波比的改变。
采用有限袁术模拟,分析了新路堤软土地基采用符合地基法处理时,桩间距、桩体模量、处理范围和处理形式等因素对处理效果的影响,并根据已有工程经验,针对不同的软土地基路段特点,总结了新
记软土地基可能的处理方法,由于加宽扩建工程不同意普通新建工程的特点,一般情况下,新路堤软土地基应采用复合地基法处理,同时通过合理布置桩长和桩间距来协调不同路段的沉降差异。