2022年新旧结合路堤沉降计算理论方法.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用新旧结合路堤沉降运算理论方法摘要：本课题将以新旧结合填筑路堤为讨论对象, 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、结果相对牢靠地沉降运算方法 . 关键词：新旧路基；时间；变化；沉降；运算随着社会经济地进展和人们生活水平地不断提高 速进展 ,20 世纪 90 岁月早期建成地部分高速大路, 大路交通量飞 , 存在不能满意日益增长地交通量需要地可能 . 这样, 就需要对原先修建地旧大路进行必要地扩建或改建处理, 因而显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大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. , 仍应着重考虑新旧路基结合工程地特别性对设计和施工地要求1 路堤沉降运算方法地对比1.1 沉降运算地分层总和法分层总和法是一类沉降运算方法地总称 层分成如干层 , 分层运算土体竖向压缩量 压缩量 , 即总沉降量 . . 它将压缩层范畴内地土 , 然后求和得到总地竖向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畴内 分层, 分别求出各个分层地应力<即压缩层） , 将压缩层内地地基土 , 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 , 该法仍1 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用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运算结果偏小 , 一般采纳乘以一个修正系数地方法来解决这个问题 . 1.2 沉降运算地数值分析法<1）有限差分法有限差分法求解土工问题就是将讨论区域用差分网格离散 , 对每一个节点通过差商代替微商反问题地微分方程转化为差分方程 , 然后结合初始条件和边界条件 , 求解线性方程组得到问题地数值解 .使用有限差分法必需留意边界条件地变化, 如渗水或不渗水边界 ,同时留意固结系数地选取 , 应用到平面或轴对称问题时需要加以校正. 2>有限单元法有限元方法是求解数理问题地一种数值运算方法, 这种方法地实质就是将讨论区域离散成如干个有限地单元 , 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 . 力法对于运算应力精度较高 , 位移法 对于运算变形精度较高 , 混合法就介于两者之间 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形 . 有限单元法地关键是岩土体本构模型地挑选 , 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2 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用复杂地边界条件 , 可以计入土层地不匀称性 . 3>应力路径法传统地分层总和法运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 , 仍存在剪切变形 . 剪切变形使地基土地模量随着剪应力地增大逐步减小. 因此合理地运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运算模型中加以考虑 . 4>概率分析法大量地试验和统计结果说明, 土性参数地变异系数远比一般地人工材料大 , 正由于如此 , 采纳概率分析地方法 , 对不确定或离散性较 大地参数 , 用一个可能显现地范畴而不是用一个简洁地数字去描述 就显得更为合理 . 对软基沉降地概率分析方法地讨论 , 我国在上世 纪 80 岁月开头 , 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讨论；高大钊就基于规范方法运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运算路堤自身地压缩沉降, 第一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, 只要运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 , 应当是偏于安全地 , 且是合理地 . 3 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用依据上面地分析 , 在进行路堤内部地应力分布分析时 <运算分析示意图见图 1 所示） , 应用与前面求解平整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：<2）式中, hijhj hi,hj = hhj 为第 j 填土层距堤顶地高差 ,对斜坡地基上路堤 ,>, 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运算 , 可采纳弹性应力理论进行运算. 分析思路为：第一应用半无限楔形体理论运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 f4 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用点向下引一铅垂线 , 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 , 具体分析见后）视为条形“ 堤坝” 荷载 , 应用弹性应力理论运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, 即对进行了重复运算 , 在进行总应力运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<如图 6 所示） , 分析思路与前面相同 , 即第一求得新路堤填筑前旧路堤及地基内各点地 初始应力 , 然后求解新路堤填筑后旧路堤及地基内各点地总应力 , 即可由分层总和法求得旧路堤及地基因新路堤地填筑所产生地附加应力而重新引起地沉降 . 1> 新路堤填筑前初始应力运算 如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” 荷载组合作用下平整地基内地附加应力运算方法进 行运算 . 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 . 5 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用由式<5）及式 <6）, 就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 <即图 6 中地线）地沉降作为新旧结合路 堤地总沉降 , 其结果是偏于安全地 . 因此, 可仅分析新路堤路肩铅垂线上各地基土层地附加应力, 且设旧路基两侧边坡地坡比相同, 就有. 2> 新路堤填筑后总应力运算 新路堤填筑完成后 , 其总应力分析方法仍采纳上述运算方法 . 为分析简便 , 高新填路堤与旧路堤边坡同坡比 换即可） . <当坡比不同时 , 稍加变当分析点位于地基中时 , 即图 6 中地 c1c2 线上,z > 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 <9）, 即图 6 中地 cc1 线上, 这时有： , 且有代入式 <8）, 就旧路堤内 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6 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页