2.5.4 小 结
本章主要采用ABAQUS有限元分析软件,模拟了沟谷内平坦地基上碎石填料路基分层加载的过程,研究路基填筑过程中路基内部位移和竖向应力分布规律。主要研究成果如下:
(1)碎石填料路基填筑过程中,竖向沉降以路基中心为轴对称分布。同一水平面上,竖向位移由路基中线向路肩逐渐减小,最大沉降在路基中心位置处,最小沉降位于路肩位置。
(2)路基顶的沉降差异是影响路基稳定性的重要因素。路基填筑高度较低时,3个断面的沉降差增长都比较缓慢,当填高大于12 m时路基的沉降差的增长率明显增大,当填高达到20 m以后,路基沉降差逐渐减小。施工时,当填筑高度大于12 m时需要及时做好路基沉降监测工作,必要时对路基进行补填找平。
(3)碎石填料路基填筑过程中,在路基上部靠近路肩一定范围内,填料出现向路基中心移动的“回缩”现象,此范围内最大侧向位移出现在路肩位置;在路基下部,侧向位移分布呈椭圆形,主要出现在路基两侧靠近坡趾位置处,方向背离路基中心。在填筑施工过程中,路基体内部最大侧向位移的位置随填筑高度的变化而变化。当路基填高较低时,路基内部最大侧向位移出现在路肩位置;当填高达到一定高度后,最大侧向位移出现在路基下部椭圆圆心位置附近,随着路基填高的继续增加,最大侧向位移点向路基中心移动,并且有向路基上部移动的趋势。随着路基填筑高度的增加,路基内部最大侧向位移值增长并非呈直线增长,当路基填高大于12 m之后,增长速度明显增加。填筑过程中,同一填高时,涵洞断面的侧向位移值最小,过渡段居中,标准段最大,现场测斜仪进行侧向位移监测时,可着重埋设于标准段。
(4)在填筑过程中,涵洞顶路基竖向位移明显小于涵洞两侧路基的竖向位移。当路基高度达到20 m后涵洞对路基沉降的影响开始减小,涵洞顶总位移和路基两侧总位移趋于接近。(https://www.daowen.com)
(5)本章作出了碎石填料路基在分层填筑过程中路基内部应力分布图。随填高的增加路基内部应力并不呈线性增长,当路基填高较低时,路基内部应力基本呈线性增长,随填筑高度的增加,应力增长速度趋于平缓。
(6)通过所测得的路基内部应力值与理论值比较可知,在本章模拟工况下,路基内部出现了“山体-山体”和“山体-涵洞”两种拱效应。本章作出了山体-涵洞之间土拱效应在涵洞断面的起主要作用的边界示意图,为以后路基和涵洞的设计提供了参考。
(7)当路基填高较低时,涵顶范围内应力明显大于涵洞两侧应力值,在涵洞顶两侧出现两个应力尖角,其位置主要在距涵洞顶2 m范围内,并且当填高大于10 m时消失,为涵结构洞设计提供参考。
(8)当路基填筑高度大于8 m时,涵洞左侧标准段应力值小于涵洞右侧标准段应力值,出现了偏载效应。偏载效应过大可能出现涵台一侧的土压力过大,导致地基产生不均匀沉陷,引起涵洞出现开裂。施工时,要特别重视偏载效应的影响。
(9)在路基距离涵洞顶12 m范围内时,涵洞上方应力明显大于两侧应力值,当高于12 m后,涵洞上方应力值与两侧应力值接近或相等。因此认为,涵洞对高填方路基内部应力的影响高度为12 m。