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文档简介

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 路基基础底面拉应力分布的有限元 分析 摘要:为控制路基基础底面拉应 力,文中提出了在路基底部设置扩大基 础的路基设计思路,并通过有限元计算, 对加设基础后的路基结构进行应力分析, 并基于分析结论,提出路基结构设计指 导意见。 中国论文网 /2/view-12870001.htm 关键词:路基结构 , 拉应力, 因素分析,结构设计 , 指导意见 Abstract: for control of subgrade foundation underside tensile stress, is put forward in this paper based on the bottom of the subgrade set expand roadbed design ideas, and through the finite element -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 calculation, adding the foundation of the structure of the subgrade stress analysis, based on the analysis and conclusion, puts forward the structure design of roadbed guidance. Keywords: embankment structure, stress, factor analysis, structure design, guidance 中图分类号:S611 文献标识码: A 文章编号: 0 概述 桥头跳车一般都归结为台背路 基填筑的沉降问题,而路基沉降包括路 堤沉降和地基的沉降,实践证明,只要 选择合适的台背填料并严格施工控制, 台背路基本身的压缩变形可以忽略不计, 就是说,台背沉降主要是由于地基沉降 造成的,而地基的沉降又是由于高路堤 和上部荷载的压力造成。目前,施工过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 程中多采用加固地基尽可能提高地基承 载力,从而减小沉降做法,但往往要耗 费大量的物力财力,如果能使地基顶面 的压力减小到最小,那么仅需对地基稍 加处理就可以达到有效降低台背沉降的 目的,不但方便了施工,而且经济效益 也十分明显。本文从路基结构设计的角 度出发,在路基底部加设扩大基础,并 建立台背路基结构的有限元模型,对不 同台背填土高度、不同基础厚度、不同 填料类型对地基顶面应力的影响,进行 有限元分析,最终提出台背路基基础的 设计原则。 1 台背路基结构设计 在路基底部设置扩大基础,扩 散台背填土对地基的应力,扩大基础的 宽度为路基坡脚每侧加宽 b 米,b 值可 按照文献【7】扩散角理论试算并结合 实际施工要求确定。扩大基础的厚度为 基坑深度 h 米(即桥台基础埋置深度) 再在地面以上加深 d 米,d 值的确定原 则是使地基顶面的应力满足地基承载力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的要求,且地基变形满足沉降要求。台 背路基结构设计示意如图 1 和图 2 所示。 图 1 台背路基结构纵断面示意 图 2 台背路基结构 I-I 断面示意 3 分析模型的建立 利用通用有限元软件 MSC.NASTRAN 对路基、基础和地基 结构进行计算分析,以期分析不同路基 高度、路基填料、基础厚度和基础材料 下扩散应力的效果。建立的模型如图 3 所示,模型边界条件为地基一定深度处 固定,地基两侧水平方向的自由约束。 模型尺寸如下:路基顶面宽 24m,路基 边坡坡度为 1:1.5,模型中基坑深度 h 取值 4m,基础宽度为路基坡脚两侧各 加宽 b 米,根据文献中的扩散角理论试 算,取 b 值为 3.5m,通过大量的试算, 认为地基的厚度取 16m 时,能够满足计 算精度的要求。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 图 3 路基-基础-地基结构的有限 元模型 4 影响路基基础底面应力的因素 分析 基础设置如图 4 所示。基础设 置在路基和地基之间,沿横断面方向基 础宽度为路基坡脚两侧各加宽 2m。 图 4 基础设置示意图 设路基填料容重为 1,基础填 料容重 2,路基高度为 H,基础厚度为 (d+h) 。不设置扩大基础时,路基横断 面中点处地基顶面的应力为: (1) 设置扩大基础后,考虑基础的 应力扩散作用,路基横断面中点处的地 基顶面应力可表示为式(5-2) ,即路基 经基础扩散后的附加应力和基础的自重 应力之和: (2) -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 式中:基础底面处的自重应力 值(KPa) ; 基础底面处的附加应力值 (KPa) ; 基础的应力扩散系数() ; 则加设基础,地基顶面应力减 小值为 (3) 可将影响地基顶面的应力减小 分为两方面考虑, 令: (4) (5) 从(4)式可以看出,减小基础容 重、增加基础厚度都可以减小地基顶面 应力。从(5)式中可以看出,增大应力扩 散系数可以减小地基顶面应力。而是和 路基模量、基础模量和厚度以及地基模 量有关的系数。通过计算分析,可以得 到各种因素对路基基础底面应力分布的 影响。 5 基础底面拉应力的影响分析 取路基密度为固定值 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 2210kg/m3,基础密度为固定值 1700kg/m3。 5.1 不同基础模量和地基模量对 基础底面拉应力的影响 取基础厚度为 5m。路基模量一 定时,不同基础模量和地基模量对基础 底面拉应力的影响如图 5 和图 6 所示。 图 5 路基模量为 60MPa 时不同 基础模量和地基模量下基础底面拉应力 变化曲线 由图 5 可以看出,基础底面拉 应力主要受基础和地基的相对模量大小 的影响,增加基础和地基的相对模量, 基础底面拉应力越大。基础模量为 200MPa 时,E2/E010,基础底面拉应 力为 0.13MPa;基础模量为 200MPa 时, E2/E040,基础底面拉应力为 0.48MPa;基础模量为 800MPa 时, E2/E040,基础底面拉应力为 0.50MPa。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 图 6 路基模量为 300MPa 时不同 基础模量和地基模量下基础底面拉应力 变化曲线 由图 6 可以看出,随着基础和 地基相对模量的增大,基础底面拉应力 增大。在地基模量较小时,基础底面拉 应力会随着路基模量的增大而减小。基 础模量为 400MPa 时,E2/E0 由 10 增大 到 40,基础底面拉应力增大 0.29MPa; 地基模量为 5MPa、基础模量为 800MPa 时,路基模量从 60 增加到 300MPa,基 础底面拉应力减小 0.20MPa。 5.2 不同基础厚度和地基模量对 基础底面拉应力的影响 取路基模量为 60MPa,基础模 量为 400MPa,不同基础厚度和地基模 量对基础底面拉应力的影响如图 7 所示。 图 7 不同基础厚度和地基模量下 基础底面拉应力变化曲线 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 由图 7 可以看出,基础底面拉 应力几乎不受基础厚度的影响,只随地 基模量增大而减小。 6 相关结论和建议 基础底面拉应力主要受基础和 地基的相对模量大小的影响,增加基础 和地基的相对模量,基础底面拉应力越 大。在地基模量较小时,基础底面拉应 力会随路基模量的增大而减小。基础底 面拉应力几乎不受基础厚度影响。 基于以上结论,提

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