土工格室處理高速公路拓寬部有限元分析

　　為研究三維柔性結(jié)構(gòu)——土工格室加固路基拓寬部的效果，運用ABAQUS有限元軟件，采用基于Coulomb定律摩擦模型模擬土工格室復(fù)合板體及其填料的非線性接觸，模擬分析鋪于新老路基結(jié)合處底層不同寬度、伸入老路基不同深度的土工格室時的路基頂面的豎向位移、側(cè)向位移和相對差異沉降等。結(jié)果表明：土工格室的鋪設(shè)使路基內(nèi)應(yīng)力分布趨于均勻，有效地協(xié)調(diào)新老路基的不均勻沉降，但加固效果并不隨鋪設(shè)格室的寬度、伸入老地基的深度而成線性增加。

　　隨著我國高速公路交通量逐漸增大,對原有高速公路進行拓寬改造勢在必行。老路拓寬的關(guān)鍵技術(shù)之一就是限制新老路基結(jié)合部的不均勻沉降,從而減少由此在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)引起的附加應(yīng)力可能造成路面的早期破壞。近年來,由于土工格室其特有的三維結(jié)構(gòu)、抗彎抗拉性能,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于高速公路拓寬改建工程。土工格室柔性結(jié)構(gòu)層能有效協(xié)調(diào)軟弱地基的不均勻沉降,增強路基穩(wěn)定性。目前對土工格室已有較多的研究和應(yīng)用,Andrawes、K.Z.等(1982)對土單元采用Duncan-Chang的E-v雙曲線非線性彈性模型,土與土工合成材料的接觸面單元采用雙曲線非線性彈性摩擦模型,模擬了土工合成材料與土體的相互作用;楊曉華(2004)將土工格室和其填料假定為復(fù)合板體,并研究了復(fù)合板體當量變形模量與其填料模量的關(guān)系;謝永利等(2004)應(yīng)用MARC有限元軟件對比分析了土工格室處理后的路基不均勻沉降。本文通過分析土工格室的加固機理,針對土工格室在高速公路拓寬結(jié)合部的不同鋪設(shè)位置,運用Abaqus有限元軟件對其分析比較,驗證了土工格室協(xié)調(diào)新老路基變形的能力,進而確定土工格室的鋪設(shè)位置及效益寬度。