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路基填挖交界处路面裂缝的三维有限元分析

苗英豪 胡长顺 王秉纲

苗英豪, 胡长顺, 王秉纲. 路基填挖交界处路面裂缝的三维有限元分析[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 43-47.
引用本文: 苗英豪, 胡长顺, 王秉纲. 路基填挖交界处路面裂缝的三维有限元分析[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 43-47.
MIAO Ying-hao, HU Zhang-shun, WANG Bing-gang. 3-D FEM analysis of pavement crack at cut to fill location of subgrade[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 43-47.
Citation: MIAO Ying-hao, HU Zhang-shun, WANG Bing-gang. 3-D FEM analysis of pavement crack at cut to fill location of subgrade[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 43-47.

路基填挖交界处路面裂缝的三维有限元分析

基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 2003 318 812 36

详细信息
    作者简介:

    苗英豪(1975-),男,河北辛集人,长安大学博士研究生,从事路基路面工程研究

  • 中图分类号: U416.01

3-D FEM analysis of pavement crack at cut to fill location of subgrade

More Information
    Author Bio:

    Miao Ying-hao(1975-), male, doctoral student, 86-29-82041506, miao_27@sohu.com

  • 摘要: 为了合理铺设土工格栅, 防止路基填挖交界处路面开裂, 分别建立不加格栅和加入不同层数、不同长度格栅的路基有限元计算模型, 分析了路面顶面的竖向位移和沿路线纵向水平应力应变以及格栅的应力应变。格栅的布设减小了路面顶面竖向位移, 分散了集中在填挖交界处的拉应力和拉应变, 各模型中格栅的最大拉应力均小于1 MPa, 最大拉应变均小于0.3%, 布设一层时的格栅或多层布设时的底层格栅, 拉应力和拉应变从路堑一侧到路堤一侧逐渐减小, 其余层格栅的拉应力和拉应变, 以靠近交界处路堑一侧最大。对计算结果的分析表明, 土工格栅消除或延缓了路面横向裂缝的发生, 布设一层时的格栅或多层布设时的底层格栅, 路堑一侧应长于路堤一侧, 其余层宜以交界处为轴对称布设。

     

  • 图  1  典型纵断面

    Figure  1.  Typical profile

    图  2  计算模型/m

    Figure  2.  Computation model

    图  3  边坡简化形式/m

    Figure  3.  Simplified slope form

    图  4  栅布设/cm

    Figure  4.  Geogrid layout

    图  5  竖向位移分布

    Figure  5.  Vertical displacement distribution

    图  6  路面纵向应力应变分布

    Figure  6.  Longitudinal stress and stain of pavement

    图  7  TWJJ1-1格栅纵向应力应变分布

    Figure  7.  Geogrid longitudinal stress and stain of TWJJ1-1

    图  8  TWJJ1-2格栅纵向应力应变分布

    Figure  8.  Geogrid longitudinal stress and stain of TWJJ1-2

    图  9  TWJJ1-3格栅纵向应力应变分布

    Figure  9.  Geogrid longitudinal stress and stain of TWJJ1-3

    图  10  TWJJ1-4格栅纵向应力应变分布

    Figure  10.  Geogrid longitudinal stress and stain of TWJJ1-4

    图  11  TWJJ1-5格栅纵向应力应变分布

    Figure  11.  Geogrid longitudinal stress and stain of TWJJ1-5

    图  12  TWJJ1-6格栅纵向应力应变分布

    Figure  12.  Geogrid longitudinal stress and stain of TWJJ1-6

    表  1  有限元模型

    Table  1.   FEM models

    模型编号 有否格栅 原地面坡度 格栅长度/m 加筋层数 填土高差/m
    TWJJ1-1 1∶1 20 1 24
    TWJJ1-2 1∶1 10 2 24
    TWJJ1-3 1∶1 15 2 24
    TWJJ1-4 1∶1 20 2 24
    TWJJ1-5 1∶1 25 2 24
    TWJJ1-6 1∶1 20 3 24
    TWJJ2-1 1∶1 24
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    表  2  土的参数

    Table  2.   Parameters of soil

    密度/(g·cm-3) 弹性模量/MPa 泊松比 粘聚力/kPa 内摩擦角/(°) 膨胀角/(°)
    1.924 50 0.35 126.12 30.650 30.650
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    表  3  土工格栅参数

    Table  3.   Parameters of geogrid

    筋肋厚度/mm 纵向抗拉强度/(kN·m-1) 平均弹性模量/MPa 泊松比 土与格栅的摩擦系数
    3.0 56.1 400 0 0.57
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    表  4  路面结构及材料参数

    Table  4.   Parameters of pavement structures and materials

    结构层(自下而上) 厚度/cm 密度/(g·cm-3) 弹性模量/MPa 泊松比
    石灰稳定土 30 1.600 500 0.35
    水泥石灰稳定碎石 18 2.000 1000 0.35
    沥青混凝土 4+3 2.500 1500 0.35
    计算模型采用值 55 1.845 800 0.35
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    Zhou Zhi-gang, Zheng Jian-long, Li Qiang. Analysis of the mechanism of using geonets to treat the unequal settlement of subgrade at the cut to fill location[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2002, 24(5): 576—579. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1000-4548.2002.05.007
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  • 收稿日期:  2005-07-14
  • 刊出日期:  2005-12-25

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