填方路基中影响沉降的关键因素.pdf

水文地质工程地质 2008年第4期 填方路基中影响沉降的关键因素 高均昭‘，高 璞‘，杜佐龙2 (1．许昌学院城市与环境学院，许昌461000；2．同济大学地下建筑与工程系，上海290002) 摘要：文章利用弹塑性有限元方法建立了路基与地基的模型，采用分层加载的方法，选用弹性模量、牯聚力、内摩擦角作 为参数，模拟出路基与地基在施T各阶段的应力与变形沉降的真实过程。提出一个观点：地基在外荷载作用下的沉降变 形是公路变形的主要部分，而路基本身压缩变形量很小。在满足规范要求施工情形下．公路沉降变形量的绝大部分是地 基变形，所以地基变形庇受到足够重视。 关键词：路基；地基；位移；粘聚力；内摩擦角；弹塑性有限元 中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：1000．3665(2008)04．0088．05 公路修建在地基上，必然会引起地基内应力，使地 口，I|}——与土体粘聚力和内摩擦角有关的参数。 基土变形从而使路基下沉。在土体的非线性分析中， 计算前首先要确定的是加荷前地基的初始应力状态。 内切圆准则能获得较为准确的计算结果，这样式(1)中 它主要影响初次加荷的计算，也对以后各级荷载(各层 的口、I|}相应为： 土体的填筑)有影响。地基土层由于自重引起的位移 ^一 璺!里翌 必须在有限元分析的初期予以消除。在数值模拟中， 一朽历i两 (2) 采用初始应力的方法可以将地基的初始竖向位移平衡 I|}：——鱼翌业一 拈√(3+sin2 至10～m以内…。 p) 式中：妒——内摩擦角(。)。 1模型的建立 所以本文在研究时选用的参数主要是弹性模量 采用逐级加荷计算，对道路来说，可以反映结构本 (E)、粘聚力(C)和内摩擦角(∞)。 身随施工添筑的变化对应力变形的影响。运用弹塑性 有限元即ANsYS的“生死”单元功能模拟这一过程，计 算位移更加接近于施工中的真实沉降幢1。 1．1材料参数选取以及有限元模型 该问题是弹塑性力学中一个典型的平面应变问 题，采用四边形八节点二次单元对计算区域进行网格 图l有限元计算模型 划分(图1)。在有限元的结构分析中，使用的是Mohr- Rn慨demem №．1 c咖pubⅡ蚰m砌d Coulomb(莫尔一库伦)屈服准则，但该准则的屈服面为 取一组数据进行说明：宽度曰=24．5m，高度日= 不规则的六角形截面的角锥体表面，计算不便。因此 常采用等效的Dmcker-P哪r准则代替，即： 10m【3J，密度lD=2 口，l+压：I|} (1) 式中：，。，．，：——分别为应力张量的第一不变量、应力 级加载和一次加载进行对比分析(图2)：(1)分层逐级 偏量的第二不变量； 加载时，路基顶部竖