拓寬工程路基附加應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)化模型

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1、拓寬工程路基附加應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)化模型：如何合理估算路堤加寬后新老路基下的沉降量是高等級(jí)公路拓寬工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本文根據(jù)路堤的三種不同填土高度范圍，提出了相應(yīng)的實(shí)用附加應(yīng)力簡(jiǎn)化計(jì)算模型，并把它們用于南京繞城公路拓寬工程的軟基處理計(jì)算實(shí)體工程中?！　bstract:hoateembankmententis.Thispaperaccordingtotheembankmentofthreedifferentfillingheightrange,andputforplifiedcalculationmodel,andappliedthemtonanjingbelthigh

2、entengineeringoftheentity.　　　　　?。篣213.1：A：　　1引言　　南京繞城公路劉村至東楊坊段全長(zhǎng)32.4km，于1992年6月18日開(kāi)工興建，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)行車(chē)速度100km/h的四車(chē)道全封閉一級(jí)公路，路基寬度24.5m，于1994年9月18日建成通車(chē)?，F(xiàn)要將該繞城公路劉村至馬群段拓寬，擴(kuò)建工程全長(zhǎng)29.054km，路基寬度由24.5m擴(kuò)建為35.0m。平面設(shè)計(jì)維持老路中心線不變，采用兩側(cè)加寬方式，兩側(cè)各加寬5.25m。縱面設(shè)計(jì)一般路段在老路路面上加鋪40～50cm厚路面補(bǔ)強(qiáng)層，大橋橋頭等標(biāo)高受控制路段開(kāi)挖老路。　　繞城公路從94年建成通

3、車(chē)，軟基路段填土預(yù)壓已超過(guò)10年，從理論上分析，老路軟基沉降已基本穩(wěn)定，本次擴(kuò)建大部分路段加鋪40～50cm的荷載，預(yù)計(jì)會(huì)還產(chǎn)生少量的沉降，但從工程實(shí)際的角度出發(fā)，不宜對(duì)老路地基再加固處理。新建高速公路軟土地基主要是沉降和穩(wěn)定的問(wèn)題，而對(duì)于老路擴(kuò)建工程軟基路段路堤拼接主要工程問(wèn)題有這樣二個(gè)：新、老路基產(chǎn)生較大的差異沉降影響路面的平整甚至導(dǎo)致路面縱向開(kāi)裂，拼接路基處理不當(dāng)導(dǎo)致路基失穩(wěn)等。在老路沒(méi)有長(zhǎng)期沉降觀測(cè)資料的條件下，其中如何合理估算新、老路基的差異沉降是設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。本文就這一難點(diǎn)問(wèn)題提出了相應(yīng)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型?！　?新老路基拼接項(xiàng)目的軟基沉降計(jì)算模型　　2.

4、1理想化的理論計(jì)算方法　　目前，國(guó)內(nèi)地基沉降估算多采用分層總和法，固結(jié)計(jì)算采用太沙基一維固結(jié)理論，假設(shè)地基只產(chǎn)生豎直向滲流。實(shí)際上，軟基存在明顯的側(cè)向變形，土體水平向固結(jié)對(duì)沉降的影響比較大。一維固結(jié)的分層總和法在新路設(shè)計(jì)時(shí)是允許采用的。但對(duì)于老路拓寬工程，新老路基施工時(shí)間相差多年，兩側(cè)路基地基的力學(xué)性質(zhì)與老路基下地基固結(jié)程度差異較大，因此應(yīng)該采用考慮時(shí)間效應(yīng)的二維分析方法進(jìn)行固結(jié)和沉降的計(jì)算。模擬施工加載全過(guò)程，即先按老路基的加載、預(yù)壓和路面結(jié)構(gòu)層逐級(jí)施加荷載，進(jìn)行過(guò)程模擬，以求得任一時(shí)刻的沉降、水平位移及有關(guān)應(yīng)力的變化。同時(shí)利用相關(guān)老路的實(shí)測(cè)資料，采用參數(shù)反分析法來(lái)修

5、正試驗(yàn)參數(shù)后，將拼接荷載再逐級(jí)施加，使以后的沉降計(jì)算更加切合實(shí)際。通過(guò)編制適合于路堤拼接設(shè)計(jì)的沉降計(jì)算程序,可以在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用和驗(yàn)證。此方法有其優(yōu)點(diǎn)和理論上的合理性，但必須要有老路基的長(zhǎng)期沉降觀測(cè)資料才可以應(yīng)用。對(duì)于沒(méi)有長(zhǎng)期觀測(cè)資料的拓寬項(xiàng)目，可以采用以下簡(jiǎn)化計(jì)算方法進(jìn)行沉降計(jì)算?！　?.2簡(jiǎn)化計(jì)算模型　　南京繞城公路系已有公路加寬，原路基的沉降固結(jié)已經(jīng)完成，其載荷在沉降計(jì)算中可以忽略不計(jì)，而只計(jì)算新拼接的路面及填土的荷載所引起的沉降。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，可以取一個(gè)臨界填土高度，將各種不同的填高分為三類(lèi)。　　拓寬路基的臨界高度值，取決于其兩側(cè)路面的拼接寬度及路基坡度。對(duì)于南

6、京繞城公路，其面拼接寬度為5.25米，路基坡度為1：1.5，可確定路基填高的計(jì)算臨界高度為　　h==3.5m　　現(xiàn)以上述臨界高度為依據(jù)，分三種情況來(lái)確定拼接路堤下的附加應(yīng)力簡(jiǎn)化計(jì)算模型?！　?.2.1高路堤H＞3.5m　　對(duì)于實(shí)際填土高度H＞3.5m的高路堤，其簡(jiǎn)化后的附加應(yīng)力梯形分布圖形頂面寬度L可按下式計(jì)算　　L==m（1）　　因此，對(duì)于填高大于3.5m的路段，其簡(jiǎn)化后的附加應(yīng)力梯形分布圖形高度均為3.5m，頂寬變?yōu)閙，如圖1和圖2所示?！　　　D1高路堤拼寬路基實(shí)際附加應(yīng)力分布圖　　　　　　圖2高路堤拼寬路基簡(jiǎn)化附加應(yīng)力分布圖　　　　②臨界高路堤H=3.5m　　H

7、=h=3.5m，代入（1）式可得　　L=0m　　因此，對(duì)于填高等于3.5m的臨界高路堤，在計(jì)算時(shí)都可以簡(jiǎn)化成高3.5m，頂寬變?yōu)?的三角形分布荷載，如圖3和圖4所示?！　　　　　D3臨界高拼寬路基實(shí)際附加應(yīng)力分布圖　　　　　　圖4臨界高拼寬路基簡(jiǎn)化附加應(yīng)力分布圖　　③低路堤H﹤3.5m　　h=H　　L=BF-AF=BF-=(5.25-1.5H)m（2）　　因此，對(duì)于填高小于3.5m的低路堤，在計(jì)算時(shí)都可以簡(jiǎn)化成原路堤高度，頂寬變?yōu)?的三角形分布荷載，如圖5和圖6所示?！　　　D5低路堤拼寬路基實(shí)際附加應(yīng)力分布圖　　　　　　圖6低路堤拼寬路