新建道路下穿高速公路安全穩(wěn)定性影響分析

范 琨 吳林群 劉 農(nóng) 張 闖

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

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新建道路下穿高速公路安全穩(wěn)定性影響分析

范 琨 吳林群 劉 農(nóng) 張 闖

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

根據(jù)新建道路周邊工程地質(zhì)條件，運用有限元ansys軟件對既有高速公路施加建筑荷載等情況進行穩(wěn)定性分析。分析了高速公路在施加建筑荷載等情況下，路基的位移、應(yīng)力、塑性區(qū)的變化。數(shù)值分析結(jié)果表明，高速公路路基施加建筑荷載滿足安全穩(wěn)定性要求。

高速公路；下穿公路；穩(wěn)定性；數(shù)值分析

一、引言

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的推進，國家大力推廣道路等基礎(chǔ)建設(shè)的鋪設(shè)，新建道路難免對既有道路產(chǎn)生影響。既有高速公路在正常通車情況下滿足使用要求，而新建道路下穿高速公路時，難免對高速公路路基產(chǎn)生影響。文章根據(jù)相關(guān)的工程地質(zhì)資料，運用有限元ansys軟件對高速路基施加建筑荷載等情況進行分析。分析了路基在施加荷載作用下的位移、應(yīng)力、塑性區(qū)的變化。為相似工程的施工提供參考。

二、工程概況

新建道路基寬度為60米(3米人行道+1.5米綠化帶+3米非機動車道+2米側(cè)分帶+15.5米行車道+10米中央分隔帶+15.5米行車道+2米側(cè)分帶+3米非機動車道+1.5米綠化帶+3米人行道)，在下穿高速段范圍內(nèi)需將中央分隔帶調(diào)整為4米，設(shè)計時速為60km/h。高速公路設(shè)計時速120km/h，路基寬度26m。兩線交叉處新建道路設(shè)計標高比既有高速公路低11m左右，高速公路本路段現(xiàn)狀為填方路基。

三、數(shù)值分析

對下穿既有高速進行有限元模擬分析時，先計算邊坡在無建筑荷載作用時的初始狀態(tài)，在計算對邊坡施加建筑荷載，分析路基在荷載作用位移、應(yīng)力以及塑性區(qū)的變化。三維模型示意圖如圖4.1：

圖4.1 三維模型示意圖

圖4.2 施工狀態(tài)路基y方向位移云圖圖

圖4.3 施工狀態(tài)路基等效應(yīng)力云圖

圖4.4 開挖過程中各選取參考點沉降位移變化趨勢

選取點開挖過程中左幅坡頂豎向位移累計變化量(mm)初始值第一步第二步第三步第四步第五步第六步101.04201.37971.64442.03122.20142.3137201.16601.42801.61902.19472.43492.5855300.92401.10801.23302.00502.34502.5320400.90901.13901.34701.63461.68911.6900

根據(jù)表4.1和圖4.4可知，施工狀態(tài)下，既有高速公路路基產(chǎn)生最大的沉降累計位移值為2.5855mm。

由于高速公路路基開挖的變形類似于基坑，因此采用《GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》來評價邊坡的水平位移及其沉降。

表4.2 規(guī)范及有限元分析對比

由表4.1～4.2以及圖4.1～4.4可知，土體不變的情況下，隨著對既有高速施加建筑荷載，路基產(chǎn)生最大沉降量為2.59mm。建筑荷載對路基的影響較小各觀測點的沉降均滿足要求。

四、結(jié)論

通過ansys有限元軟件計算可以看出，既有高速路基施加建筑荷載后，產(chǎn)生的最大沉降為2.59mm，滿足《GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》沉降要求。施加建筑荷載后，既有高速路基支擋結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力為1.49MPa，塑性區(qū)出現(xiàn)在邊坡中部填土的根部，主要受土體自重偏壓的影響。

[1]汪逵.人工開挖邊坡穩(wěn)定性分析及防護措施[J].土工基礎(chǔ),2016,(第1期).24-27.

[2]高恭星.用ANSYS分析邊坡穩(wěn)定性.[J]，重慶建筑，2010(9)：80-83.

[3]建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范GB50497.2009.北京：中國計劃出版社,2009.08.

范琨(1993-)，男，漢族，安徽太和人，研究生，重慶交通大學(xué)，研究方向：隧道與地下工程；吳林群，女，漢族，安徽省太湖縣，職稱：研究生，單位：重慶交通大學(xué)，研究方向：隧道與地下工程；劉農(nóng)，男，漢族，湖北孝感人，研究生，重慶交通大學(xué)，研究方向：隧道與地下工程；張闖，男，漢族，河南南陽人，研究生，重慶交通大學(xué)，研究方向：隧道與地下工程。