加筋砂垫层加固软基路堤的有限元分析

【摘要】：随着我国公路建设的不断发展,经常需要在软土地基上修筑路堤。由于软土具有低强度、高压缩性、低渗透性等特点,因此,需要对软基进行处理才能使其满足承载力的要求。近年来的实践和研究证明,在软土层不厚和低路堤的情况下,采用土工合成材料加筋砂垫层处理软基路堤是一种简单快速和经济的处理方法。但目前土工合成材料加筋砂垫层的加筋机理还不十分清楚,理论上的滞后严重限制了工程实践水平的提高。 本文运用有限元分析软件ANSYS,对无砂垫层、仅设砂垫层、堤底铺设一层土工格栅加筋砂垫层、堤底铺设两层土工格栅加筋砂垫层等几种不同路堤分别进行了有限元分析计算,对计算所得的位移、应力、筋材内拉力等结果进行了分析。结果表明:(1)加筋砂垫层的主要作用在于减小路堤和浅层软基的侧向变形,对竖向沉降的抑制作用并不明显。(2)由于砂垫层的应力扩散作用,加筋砂垫层减小了堤底的不均匀沉降。(3)加筋砂垫层有效减小了软基路堤的剪应力,但对于竖向应力的减小不显著,只是使竖向应力的分布趋于均匀。 本文还运用有限元分析软件分别对软土层厚度、地基土强度和刚度、加筋模量等几个影响加筋效果的主要因素进行了有限元分析计算,从坡角垂线下各点侧位移和堤底沉降这两个角度进行了比较分析。结果表明:(1)软土层越厚,加筋效果越不明显,且采用加筋砂垫层加固深厚软基是不合适的。(2)在一定范围内,地基越弱,加筋对于抑制侧向位移和沉降的作用就越明显。(3)加筋模量越大,加筋对软基侧位移的约束作用就越强,但加筋材料存在一个合理的加筋模量范围,在工程实践中应综合考虑各方面因素,选择合适的加筋材料。 本文对加筋砂垫层加固软基路堤的加筋机理及加筋效果进行了定性的分析计算,对以后的设计计算及进一步研究具有一定的参考价值。