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高速公路加宽数值分析 高速公路加宽数值分析 6 勘 察 科 学 技 术 2021年第6期 高速公路加宽数值分析 (石家庄铁道学院土木工程分院 石家庄市 050043) 提要 老路堤的加宽是高等级公路建设中的重要课题, 该文采用摩尔-库仑理想弹塑性有限元方法对新老路堤的相互作用机理进行研究, 应用岩土工程专业软件Plaxis 对老路的加宽过程进行了有限元数值模拟。分析表明:加宽部分路堤的填筑将会使得老路中心上抬, 路肩点发生较大附加沉降, 引起老路路肩与路中心间差异沉降的产生, 极易导致对原路堤、路面破坏, 降低道路等级, 因此为确定实际地基处理施工中重点处置区的位置提供了一些理论参考。 关键词 路堤加宽 变形特性 有限元方法 Numerical Analysis of Expressway Widening Wang Jianfei (School of Civil Engineering, Shijiazhuang Railway Institute) Abstract Pavement performance in widened roads has been a great concern for highway engineers in road -widening related design and construction projects. The finite element technique using Mohr -Coulomb elasto plastic soil beha vior model is applied to the analysis of interaction mechanism between the old and ne w em -bankments in the widening of highway embankments on soft foundation soils with Plaxis, a geotechnique -tailored com mercial software. Conclusions are gained that the construction of ne w embankment induces differential set -tle ment between the center and the shoulder of old embankment, then pavement cracking happens and the grade of highway is debased. At the end, recommendations are made for design -construc tion based on the re -sults of numerical simulation. Keywords embankment widening; deformation characteristic; finite ele ment method 在我国尤其是东部沿海地区已经建成使用的高速公路中, 大部分是建在软土地基上, 随着国民经济的迅速发展, 有相当一部分已不能适应交通量增长和社会发展的要求, 急需加宽改建, 如沈大、京津塘、广佛、沪杭甬、海南环岛加宽和沪宁高速公路加宽等。高速公路加宽时由于老路经过多年运营, 沉降已基本完成, 在其边坡上进行扩建加宽, 新填的土方必然会引起老路堤的附加沉降, 且位置不同附加沉降不同, 从而会导致老路面横坡比的改变, 影响路面服务性能, 并在附加沉降较大时出现纵向裂缝。有必要深入分析加宽荷载作用下软土地基和新老路堤的变形特性及加宽对老路的影响, 为加宽工程的设计提供必要的理论指导。 作者简介:王健飞(1983-) , 男, 硕士研究生, 主要从事地基变形控制与加固处理。 2 主要采用的计算方法 目前, 国内在进行地基沉降计算时多采用分层总和法, 固结计算采用太沙基一维固结理论, 假设地基只产生竖向的变形。实际上, 软基存在明显的侧向变形, 土体水平向固结对沉降的影响有时比竖向的还大。一维固结的分层总和法在新路设计时是允许的, 但对于扩建工程, 新老路基相差几年, 应采用考虑时间效应的二维分析方法进行固结和沉降的计算, 多采用比奥(Biot) 固结法, 并且应模拟施工的全过程, 即先按老路基的加载、预压和路面结构逐渐施加, 进行过程模拟, 以求得任意时刻的沉降、水平位移的变化。本文采用岩土工程专业有限元分析软件Plaxis 来模拟这一过程。 本文在