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1、局速公路路基沉降計算探討【論文關(guān)鍵詞】高速公路；路基沉降；沉降計算【論文摘要】在高速公路軟土地基路段的建設(shè)過程中考慮到軟土地基的復(fù)雜性，為了控制施工進度，指導(dǎo)后期的施工組織與安排，如何正確計算路基的工后沉降是一個重要問題，本文介紹了用于路基沉降計算的常用方法和一些新方法，并對它們的優(yōu)缺點進行了剖析，同時對各種方法的計算結(jié)果與實際情況作了比較，為準確計算路基的沉降量提供了方法上的參考。1.刖旨在公路施工過程中，為了控制施工進度，指導(dǎo)后期的施工組織與安排，同時保證路基的穩(wěn)定與適用，需要對路基的最終沉降量進行計算預(yù)測。高速公路對地基要求甚高為了實現(xiàn)其“安全
2、、舒適、高速”的服務(wù)目的，在使用年限內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)較大的工后沉降，同時還應(yīng)避免不均勻沉降的發(fā)生。隨著我國“五縱七橫”高速公路網(wǎng)的全面展開，高填方路堤和軟土路基也越來越多，如何準確地預(yù)測它們的沉降量將會是高速公路建設(shè)中的一個重要課題。目前用于計算沉降的方法很多，主要有傳統(tǒng)計算方法、根據(jù)現(xiàn)場實測資料推測的經(jīng)驗公式法、數(shù)值計算法等。本文擬在對傳統(tǒng)的計算方法作一總結(jié)的同時，側(cè)重于對新的計算方法作一介紹。2.傳統(tǒng)計算方法經(jīng)典的沉降計算方法將沉降分為瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。瞬時沉降包括兩部分：由地基的彈性變形產(chǎn)生的和由地基塑性區(qū)的開展，繼而擴大所產(chǎn)生的
3、側(cè)向剪切位移引起的。對于固結(jié)沉降的計算，主要采用分層總和法。次固結(jié)沉降常采用分層總和法根據(jù)里蠕變試驗確定參數(shù)求解。最終沉降量的計算通常采用固結(jié)沉降值乘以經(jīng)驗系數(shù)的方法。分層總和法分層總和法是先求出路基土的豎向應(yīng)力，然后用室內(nèi)壓縮曲線或相應(yīng)的壓縮性指標，壓縮系數(shù)或壓縮模量分層求算變形量再總和起來的方法，這種方法沒有考慮路基土的前期應(yīng)力。e-lgp曲線法可以克服這個不足，能夠求出正常固結(jié)、超固結(jié)和欠固結(jié)情況下路基土的沉降。但這兩者都是完全側(cè)限條件下的變形計算方法，所以司開普頓和比利提出利用半經(jīng)驗的方法來解決這個問題。關(guān)于分層總和法的介紹比較多，這里不再贅
4、述。使用該方法有一點必須引起重視，就是壓縮層深度的選擇，這可以從位移場角度和應(yīng)力場角度加以考慮，具體可參見參考文獻［1］。應(yīng)力路徑法［2］直接用有效應(yīng)力路徑法來計算沉降的步驟是：①在現(xiàn)場荷載下估計路基中某些有代表性（例如土層的中點）土體單元的有效應(yīng)力路徑；②在試驗室做這些土體單元的室內(nèi)試驗，復(fù)制現(xiàn)場有效應(yīng)力路徑，并量取試驗各階段的垂直應(yīng)變；③將各階段的垂直應(yīng)變乘上土層厚度即得初始及最后沉降。有效應(yīng)力路徑法可以克服估計初始超孔隙壓力以及固結(jié)沉降的街接上存在不夠合理的地方這個缺點，但它無法避免用彈性理論來計算土體中的應(yīng)力增量。2.現(xiàn)場實測資料推測沉降由于
5、荷載作用下路基沉降需要一段時間才能完成，所以通過前期的沉降觀測資料可以推算路基的最終沉降量。對數(shù)配合法由路基固結(jié)度常用式U=1-ae-bt及其定義式，在實測的初期沉降-時間曲線上任意取3點且使它們之間的時間間隔相等，可得最終沉降量。為了使推算結(jié)果精確一些，時間間隔值盡可能取大一些，這樣對應(yīng)的沉降差值就要大一些。雙曲線配合法該法認為時間沉降量為一雙曲線，可由此確定路基的沉降量。但用該公式的計算結(jié)果與實測比較后發(fā)現(xiàn)偏離較大［3］，推算的最終沉降量也偏大，如果沉降過程的觀測歷時較長，而且在求算最終沉降量時著重于后一階段的沉降曲線的話，就可得到較好的結(jié)果。雙
6、曲線配合法模型簡單實用，預(yù)測值較實測值稍微偏大，偏于保守，但對工程沉降預(yù)測有利。指數(shù)函數(shù)配合法指數(shù)函數(shù)配合法即在沉降時間關(guān)系曲線上，取最大橫載段內(nèi)的三點，并使三點的時間間隔相等，將三點的時間與相應(yīng)的沉降代入固結(jié)度的常用式U=l-ae-bt即可得指函數(shù)配合法的具體表達式，由于上述方法中采用了實測的三點時間和對應(yīng)沉降值，該方法又稱三點法，三點的選擇以沉降曲線趨于穩(wěn)定的階段，且三點間隔盡可能大最為有利，此時推算的沉降值最準確。2.其他計算方法原位試驗法［4］通過原位試驗來確定沉降量的方法主要有：平板載荷試驗法、靜力觸探法、標準貫入試驗法和旁壓試驗法。其中平
7、板載荷試驗法主要適用于砂土地基，該方法是對一定面積逐級施加荷載增量，并測量由這些增量所引起的沉降，可得到荷載與沉降的關(guān)系曲線，該方法通常要進行尺寸效應(yīng)修正。靜力觸探法如標準貫入試驗法是利用由大量的資料分析所得到的這些試驗結(jié)果與土的壓縮性指標之間的關(guān)系來計算沉降。旁壓試驗法是用旁壓試驗得到的模量應(yīng)用彈性理論得到預(yù)估沉降量，該方法將沉降分為二部分：由球形應(yīng)力張量引起的沉降和由偏斜應(yīng)力張量引起的沉降。有限單元法[5]有限單元法是將地基和結(jié)構(gòu)作為一個整體來分析，將其劃分網(wǎng)格，形成離散體結(jié)構(gòu)，在荷載作用下算得任一時刻地基和結(jié)構(gòu)各點的位移和應(yīng)力。該方法可以將地基
8、作為二維甚至三維問題來考慮，反映了側(cè)向變形的影響。它可以考慮土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性特性，采用非線性彈性的本
