土工格室处理高速公路拓宽部有限元分析

 　　土工格室处理高速公路拓宽部有限元分析

　　为研究三维柔性结构——土工格室加固路基拓宽部的效果，运用ABAQUS有限元软件，采用基于Coulomb定律摩擦模型模拟土工格室复合板体及其填料的非线性接触，模拟分析铺于新老路基结合处底层不同宽度、伸入老路基不同深度的土工格室时的路基顶面的竖向位移、侧向位移和相对差异沉降等。结果表明：土工格室的铺设使路基内应力分布趋于均匀，有效地协调新老路基的不均匀沉降，但加固效果并不随铺设格室的宽度、伸入老地基的深度而成线性增加。

　　随着我国高速公路交通量逐渐增大,对原有高速公路进行拓宽改造势在必行。老路拓宽的关键技术之一就是限制新老路基结合部的不均匀沉降,从而减少由此在路面结构内引起的附加应力可能造成路面的早期破坏。近年来,由于土工格室其特有的三维结构、抗弯抗拉性能,现已被广泛应用于高速公路拓宽改建工程。土工格室柔性结构层能有效协调软弱地基的不均匀沉降,增强路基稳定性。目前对土工格室已有较多的研究和应用,Andrawes、K.Z.等(1982)对土单元采用Duncan-Chang的E-v双曲线非线性弹性模型,土与土工合成材料的接触面单元采用双曲线非线性弹性摩擦模型,模拟了土工合成材料与土体的相互作用;杨晓华(2004)将土工格室和其填料假定为复合板体,并研究了复合板体当量变形模量与其填料模量的关系;谢永利等(2004)应用MARC有限元软件对比分析了土工格室处理后的路基不均匀沉降。本文通过分析土工格室的加固机理,针对土工格室在高速公路拓宽结合部的不同铺设位置,运用Abaqus有限元软件对其分析比较,验证了土工格室协调新老路基变形的能力,进而确定土工格室的铺设位置及效益宽度。