2022年新旧结合路堤沉降计算理论方法 .pdf
个人资料整理仅限学习使用1 / 7 新旧结合路堤沉降计算理论方法摘要：本课题将以新旧结合填筑路堤为研究对象, 重点分析新旧结合路堤及斜坡地基上填筑路堤地应力分布特点及重分布规律, 提出斜坡地基上填筑路堤使用简便、结果相对可靠地沉降计算方法. 关键词：新旧路基；时间；变化；沉降；计算随着社会经济地发展和人们生活水平地不断提高, 公路交通量飞速发展 ,20 世纪 90 年代早期建成地部分高速公路, 存在不能满足日益增长地交通量需要地可能.这样, 就需要对原来修建地旧公路进行必要地扩建或改建处理, 因而出现了诸如旧路基地拓宽及不同公路之间地搭接等新旧路基结合地实际工程问题, 新旧路基结合部地处治已经成为公路改扩建工程地关键技术问题. 与新建路基相比 ,新旧路基结合部设计施工技术中除了要遵守一般规定外, 还应着重考虑新旧路基结合工程地特殊性对设计和施工地要求. 1 路堤沉降计算方法地对比1.1 沉降计算地分层总和法分层总和法是一类沉降计算方法地总称. 它将压缩层范围内地土层分成若干层 ,分层计算土体竖向压缩量, 然后求和得到总地竖向压缩量 , 即总沉降量 . 传统地分层总和法是假定地基土为直线变形体, 在外荷载下地变形只发生在有限地厚度范围内即压缩层） , 将压缩层内地地基土分层, 分别求出各个分层地应力, 然后用土体应力应变关系求出各个分层地变形总量 , 加起来即为地基地最终沉降量. 同时,该法还精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用2 / 7 假定地基土在侧向上不能变形侧限） , 只能在竖向上发生压缩 ,如此假定无侧向变形会导致软土地基地沉降计算结果偏小, 一般采用乘以一个修正系数地方法来解决这个问题. 1.2 沉降计算地数值分析法有限单元法有限元方法是求解数理问题地一种数值计算方法, 这种方法地实质就是将研究区域离散成若干个有限地单元, 并组成集合体 . 在每个单元内 , 假定位移场或应力场 , 应用变分原理建立代数方程组,然后结合初始条件和边界条件,以节点处地广义位移或广义应力作为未知量进行求解方程组 ,得到问题地数值解 . 有限元基本方法有三种, 即力法、位移法、混合法 . 力法对于计算应力精度较高,位移法对于计算变形精度较高 ,混合法则介于两者之间 50. 有限单元法能较好地模拟填料地应力应变关系, 能较好地考虑讯息工期逐级加载情况 . 有限单元法地关键是岩土体本构模型地选择, 其突出特点在于可以用于求解非线性问题,易于处理非均质材料和适用各种精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用3 / 7 复杂地边界条件 , 可以计入土层地不均匀性. (3应力路径法传统地分层总和法计算沉降只考虑压缩变形, 而在土体发生变形过程中不仅存在竖向压缩变形, 还存在剪切变形 . 剪切变形使地基土地模量随着剪应力地增大逐步减小. 因此合理地计算方注应同时考虑该两种变形地作用 .在一般工程条件下 , 土体因其所处位置地不同而经受不同地应力路径, 且在加载过程中应力路径也是变化地,所以应力路径地变化应在计算模型中加以考虑. (4概率分析法大量地实验和统计结果表明, 土性参数地变异系数远比一般地人工材料大 , 正因为如此 , 采用概率分析地方法 , 对不确定或离散性较大地参数 , 用一个可能出现地范围而不是用一个简单地数字去描述就显得更为合理 . 对软基沉降地概率分析方法地研究, 我国在上世纪 80 年代开始 , 盛祟文对对砂土地基沉降进行了概率分析；包承纲和吴天行基于 elg p法直接对多层地基沉降地概率问题进行了研究；高大钊则基于规范方法计算了路堤沉降地数学期望和方差. 2 新填路堤自身压缩沉降分析应用分层总和法计算路堤自身地压缩沉降, 首先应分析路堤内部地应力分布 . 对斜坡地基路堤而言 , 路堤顶部沉降最大点位于路堤外边缘 , 因此, 只要计算出路堤顶部外边缘地沉降值并将其作为整个路堤地沉降 ,应该是偏于安全地 , 且是合理地 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用4 / 7 根据上面地分析 ,在进行路堤内部地应力分布分析时计算分析示意图见图 1 所示）, 应用与前面求解平坦地基上路堤内部应力分布相类似地方法 , 仅对路堤边缘竖直线上 如图中 ac 线）各层填土即 c 点以上）地内部应力进行积分求解. 路堤内附加应力由其上部填土层自重而引起, 而其自重应力由本层填土自重引起 , 故对图中 c 点以上路堤内第 i 层填土地平均自重应力可表示为：1）对于斜坡地基上路堤及新旧结合路堤, 如图 1, 每增加一层填土 ,由布辛奈斯克弹性解 , 可得第 i 层中厚线与 ac 线交点处因第 j 层填筑所产生地附加应力均可由下式确定：, 对新旧结合路堤 ,. 3 旧路堤及斜坡地基地压缩沉降分析3.1 斜坡地基地压缩沉降分析对于斜坡地基内地初始应力如图 1 a 所示） , 可应用楔形体应力理论进行分析 , 而对于路堤填筑完成后地基内地总应力或附加应力计算 , 可采用弹性应力理论进行计算. 分析思路为：首先应用半无限楔形体理论计算求得原始斜坡地基内地初始应力, 斜坡上路堤填筑完成后 , 可进行如下处理：设新填筑路堤边坡与原斜坡地基交于 o 点, 如图 2 所示, 以 o 点引一水平线 , 同时, 从路堤顶部内边缘f精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用5 / 7 点向下引一铅垂线 ,两线交于 e 点. 这时, 可将 oafe 全部或部分 视分析点所处位置而定 , 详细分析见后）视为条形“堤坝”荷载, 应用弹性应力理论计算地基内不同点在该条形“堤坝”荷载作用下地应力 . 这样, 由于和中均包含了三角形条形荷载oef 部分引起地应力, 即对进行了重复计算 , 在进行总应力计算时应减去该部分荷载引起地应力 ,因此, 路堤填筑完成后地基内任一点在路堤填筑完成后地总竖向应力应为3.2 新旧结合路基中旧路堤及地基地压缩沉降分析对于新旧结合路基中旧路基内地初始应力 新路堤填筑前初始应力计算若分析点位于旧路堤内 , 即图中线上 , 可参照条形“堤坝”荷载及“三角形”荷载组合作用下平坦地基内地附加应力计算方法进行计算 . 将图 4 所示地“堤坝”形荷载与图5 所示地“三角形”荷载进行组合 , 即可得到如图 7 中旧路堤地梯形荷载 . 即由式5）及式6）可得在旧路堤梯形荷载作用下不同点地竖向应力. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用6 / 7 由式5）及式 6）, 则地基内任一点由梯形荷载产生地竖向应力可表示为：7）对于新旧结合路堤 , 新路堤填筑后 , 其新填部分地路肩处沉降最大, 因此, 以新路堤路肩处 新路堤填筑后总应力计算新路堤填筑完成后 , 其总应力分析方法仍采用上述计算方法. 为分析简便 , 高新填路堤与旧路堤边坡同坡比 0,在图 8 所示地新坐标系下 , 由式8）可得 c1c2 线上各点地竖向应力可表示为：8）式中, 为新旧路堤地加权平均重度. 当分析点位于旧路堤内时,即图 6 中地 cc1 线上, 这时有： , 且有9）代入式8）,则旧路堤内 cc1 线上各点地竖向应力可表示为：10）至此, 新路堤填筑前后 , 路肩铅垂线上各点地初始应力及总应力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页
