路堤荷载下考虑侧向变形的地基沉降分析.pdf

路堤荷载下考虑侧 向变形的地基沉降分析 周 沁 (乌鲁木齐铁路局工程安全质量监督站，新疆 乌鲁木齐 830011) 摘 要：在考虑 了侧向变形的前提下本文采用分层总和法和有限元法对路堤荷载下地基的沉降规 律进行了分析，研究结果表 明：土体的侧 向变形对沉降的影响不容忽视，在计算沉降量之前应对土 体的泊松 比予以确定，从而为确定合理的沉降修正系数提供参考依据 。 关键词：路堤 ；分层总和法；有限元法；土体侧 向变形；沉降分析 中图分类号 ：TU473．2 目前路堤沉降通常采用规范所规定的一维沉降 1．2计算模型与参数 计算方法即分层总和法，该法概念明确，使用方便， 为研究土的侧 向变形对地基沉降的影响，本文 因此在工程 中被广泛使用 。但分层总和法基础 中心 分别采用分层总和法和有限元法对沉降进行分析 。 点下的附加应力是根据布辛纳斯克解在荷载作用区 以某一理想 的路堤作为研究对象，该路堤位于黄土 域叠加求得的，它大于任何其它点下的附加应力，以 地基 中，路堤顶宽 8．8m，底宽 20．8m，高 4．Om。并 此作为计算依据，沉降计算值偏大；另外由于假设基 假设路堤和地基土为均质中密砂质黄土，黄土层厚 础底面以下土体处于完全侧 限状态，不发生侧 向变 44m。土体的初始压缩模量为 7．20MPa，土体的变 形，只有竖向压缩，这又使计算值偏小，因此分层总 形模量和压缩模量的关系式为： 和法在理论上并不严谨[1]。分层总和法多数情况下 (1一 (2) 是直接利用室内固结试验所测得的e～P曲线进行 基础沉降量计算的，而固结试验中的土样是在钢环 由(2)式可以得到，当初始泊松 比 为0．37时， 刀中完成无侧限压缩变形的，这与实际不符，在无侧 土体的变形模量 E。=4．2MPa。采用弹塑性有限元 限条件下，地基土的变形不仅包括体积压缩变形，还 法进行沉降计算 ，有限元分析时采用 ANSYS进行 包括剪切变形和土的蠕变 ，而且地基土的剪切变形 平面静力分析，计算时采用四节点四边形等参单元， 随着上部荷载的增大而不断增大 ，并 以侧向位移 的 计算时将土体视为理想弹塑性体，屈服函数采用典 形式表现出来[2]。利用合理的沉降修正系数对分层 型的理想塑性模型 Drucker--Prager模型。 总和法的结果进行修正具有重要意义，而土的泊松 地基计算深度与宽度的选取由试算确定保证有 比无疑是影响地基沉降的一个重要因素，本文将对 足够的精度 ，边界上相应设置 了定向铰或固定铰支 地基土的泊松比与沉降修正系数的关系作一点探 座 。由试验及地质资料，本文地基土内摩擦角 巾取 讨，供确定沉降修正系数时参考。 27。，粘聚力 C取 14kPa。 在同样的变形模量 Eo=4．2MPa条件下，土体 1 侧 向变形对沉降的影响 的泊松 比使之分别取 0．2O、0．27、0．30、0．35、0． 1．1土体的侧 向变形 40、0．45、0．49等 7个不同值，可计算出对应的土 反映土