土工格室处理高速公路拓宽部有限元分析

　　为研究三维柔性结构——土工格室加固路基拓宽部的效果，运用ABAQUS有限元软件，采用基于Coulomb定律摩擦模型模拟土工格室复合板体及其填料的非线性接触，模拟分析铺于新老路基结合处底层不同宽度、伸入老路基不同深度的土工格室时的路基顶面的竖向位移、侧向位移和相对差异沉降等。结果表明：土工格室的铺设使路基内应力分布趋于均匀，有效地协调新老路基的不均匀沉降，但加固效果并不随铺设格室的宽度、伸入老地基的深度而成线性增加。

　　随着我国高速公路交通量逐渐增大，对原有高速公路进行拓宽改造势在必行。老路拓宽的关键技术之一就是限制新老路基结合部的不均匀沉降，从而减少由此在路面结构内引起的附加应力可能造成路面的早期破坏。近年来，由于土工格室其特有的三维结构、抗弯抗拉性能，现已被广泛应用于高速公路拓宽改建工程。土工格室柔性结构层能有效协调软弱地基的不均匀沉降，增强路基稳定性。目前对土工格室已有较多的研究和应用，蜂巢格室，Andrawes、K.Z.等(1982)对土单元采用Duncan-Chang的E-v双曲线非线性弹性模型，土与土工合成材料的接触面单元采用双曲线非线性弹性摩擦模型，模拟了土工合成材料与土体的相互作用;杨晓华(2004)将土工格室和其填料假定为复合板体，并研究了复合板体当量变形模量与其填料模量的关系;谢永利等(2004)应用MARC有限元软件对比分析了土工格室处理后的路基不均匀沉降。本文通过分析土工格室的加固机理，针对土工格室在高速公路拓宽结合部的不同铺设位置，运用Abaqus有限元软件对其分析比较，验证了土工格室协调新老路基变形的能力，进而确定土工格室的铺设位置及效益宽度。

格室片的拉伸屈服强度

格室片拉伸屈服强度的试验以我国现有的测试标准GB/T 1040为基础。

拉伸屈服强度测试的试样：在距焊接处大于20 mm的格室片上沿长度方向切取试样，蜂巢格室沙漠治理，试样是GB/T 1040  规定的Ⅱ型试样，试样的厚度为格室片的厚度。

拉伸试验按GB/T 1040-1992  规定进行，蜂巢格室河渠保护，拉伸速度为50mm/min。

土工格室的联接灵活，可任意组成一个整体，通过对材料本身的改性，及生产工艺的调整，可适应我国的大范围温差环境，由于高分子材料的稳定化学特性，产品可耐酸、耐碱，适应于不同的土质环境，经过热老化试验，蜂巢格室用于承受载重，折算其老化寿命为50年。

     津浦线宿州段于1993年全路范围使用了引进的土工格室产品，治理沉降路基挤塌病害，至今仍稳定良好，西南交大对10cm和15cm高土工格室及无土工格室(砂垫层)进行了三组静载试验，以及一百万次重复加载试验，得到了良好的评价。

     九十年代中后期，我国各种工程应用土工格室的范围不断扩大，工程效益及使用效果亦为广大工程设计部门专家认可，比较典型的是沙漠公路工程，软土路基加筋工程，边坡加固、绿化、铁路沉降治理。

     普通土工格室是用HDPE宽带经高频焊接加工制成的一种新型土工合成材料，它利用其三维侧限原理，适用于地基加筋，垫层和表面防护，它为立体结构，通过改变其深度和孔型组合，可获得刚性或半弹性的板块，可以大幅提高软质、松散填充材料的承载能力。可广泛应用于修筑铁路、公路、沙漠、沼泽、滩涂、机场的软基处理和边坡防护，也可用于智力山体滑坡、挡土墙修建、桥台跳车，还可以用于城市绿化的植被保护。

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