交通荷载作用下软土路基沉降的数值模拟

交通科技与管理251理论研究0　前言道路路基是承受路面及车辆荷载，并传递至地基的关键部分，路基结构性能的优劣直接决定建成后路基沉降量的大小、道路行驶质量等。

路基病害严重时可导致路基失稳，造成重大安全事故[1-3]。

随着我国国民经济的迅猛发展，城市道路网的普及，越来越多的城市道路由于选线、建设用地等条件制约，被迫选择在承载力较差的软土地质区域。

由于软土具有孔隙比大、含水率高、可压缩性大、强度低等特点，进一步突出了路基稳定性与沉降量的问题[4]。

精确计算拟建城市道路的路基沉降量，并针对性地提出相应措施，是科学判断工程可行性，合理制定设计、施工方案的重要保障[5~8]。

新澄杨线位于江阴站北侧，距江阴站仅400 m。

新澄杨线与大桥南路在江阴站附近形成“人字”形快速通道。

本文以江阴市新澄杨线道路为例，探讨三维有限元模拟计算在软土路基沉降计算中的应用。

1　模型计算结果分析采用理想的本构模型，桩与土均看做是均质、同性的材料。

复合地基的网格划分及桩基受力情况见图1。

作者简介：毕芬芬（1986-）,女,江苏丰县人,硕士,工程师,主要从事道路工程设计及施工方面的工作。

软土路基沉降三维有限元模拟计算及计算精度分析毕芬芬（苏交科集团股份有限公司,南京 210014）摘　要：为了研究软土路基沉降，本文以某城市快速路为研究对象，借助FLAC 三维有限元计算软件，模拟计算了软土路基沉降，并对其计算精度进一步分析，研究结果显示：（1）通过水泥搅拌桩处理后的复合路基段沉降值较小，小于设计沉降允许值，加固方案合理有效；（2）复合路基段的沉降分布计算较为精确，计算误差率在10%以内的数据点分别占82.3%。

关键词：城市快速路；路基沉降；计算精度；三维数值模拟（a）网格划分（b）桩基受力情况图1　复合地基模型网格划分及桩基受力情况沉降计算结果见图2。

经计算可知：（1）施工第542天（施工完成后第93天）实例工程路基段达到最大沉降，此后沉降量稳定，不再增加。

福 建 建 筑Fueian Aechitectuee& Consteuction2021年第03期总第273期No 03 • 2021Vol - 273基于FLAC3D 的软基路段管廊路基施工期沉降数值模拟陈宗燕(福州新区交通建设有限责任公司 福建福州350000)摘要:为揭示不同施工阶段软基路段管廊路基的沉降特性，基于摩尔库伦屈服准则，采用FLAC3D 软件对施工期三个阶段的沉降进行模拟。

结果表明：支护开挖过程中，差异沉降率(位移量与距离基坑中心点之比)为0.17%左右，地 表沉降量与距离基坑边的距离呈“V ”型分布。

而坑底的隆起量呈拱形分布，且最大隆起量约为最小隆起量的10倍% 在管廊主体及基坑回填阶段，基坑的差异沉降率达0. 275%，由于地下水的浮力以及开挖引起的隆起，管廊对路基底面竖向位移的影响呈“钟”型分布%在路基回填阶段，差异沉降率分别为0.35%和0. 067%，路基底面和顶面的沉降曲线 呈“ W ”型％关键词：综合管廊;路基沉降;FLAC3D ；软基段中图分类号:U416. 1 文献标识码:A 文章编号：1004 -6135(2021)03 -0070 -07FLAC 3 D - baseC Numerical Simulation of Subgrade Settlement During ConstructionofPipe Gallery and RoadbeC on Soft GroundCHEN Zongyan,(Fuzhou New Area Transportation Construction Co. ,Ltd , Fuzhou 350000)Abstract : In order te reveal the settlement characteristics of the existing pipe gallery embankment in dilerent construction staaes ，based on the Mohr Coulomb criterion ，FLAC3D software was used te simulate the settlement of the three staaes of the construction period. The re ­sults show that during the excavation of the support ，the surface settlement and the distance from the edge of the foundation pit are distribu ­ted in a " V" shape ，and the diZerential settlement rate (the ratio of the displacement te the center of the foundation pit) is about 0. 17% . The uplift at the bottom of the pit is diswiduwd in an arch shape ，and the maximum uplift is about 10 times the minimum uplife During1hemain bodsoo1hepipega e esand 1heooundaion pibackoi i ngsage ，due o1hebuosancsoo1hegeoundwaeeand 1heupaiocaused bs the excavation ，the infuence of the pipe gallery on the vertical displacement of the road base surface is in a "bell" - shaped distribution ，and the settlement dlFerence rate of the foundation pit reaches 0. 275%. In the subgrade backfilling staae ，the settlement curve of the base and top ootheeoad is"W"-shaped ，and the se t aement di o e eence eate is 0. 35% and 0.067%.Keywords : Intearated pipe gallery ； Roadbed settlement ； FLAC3D ； Soft foundation sectiono 引言早在19世纪，国外部分发达国家就开始了城市 地下管廊建设研究，国内自2013年国务院提出开展 地下综合管廊工程试点起［1］，加上一系列相应的配套政策陆续出台，地下综合管廊在国内各地的建设也按下了快进键％仅2019年，新开地下综合管廊项目就 超过百个，总投资约1400亿元［2］ %作者简介:陈宗燕(1979.08 -)，男，高级工程师。

第29卷第11期岩土力学 V ol.29 No.11 2008年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2008收稿日期:2006-06-25基金项目:国家自然科学基金(No.10702063;教育部博士点基金(No.20070335086。

作者简介: 边学成,男,1976年生,副教授,日本冈山大学环境理工学部获博士,主要从事轨道路基耦合动力学和交通路基工程等方面的研究。

E-mail: bianxc@文章编号:1000-7598-(2008 11-2990-07列车交通荷载作用下软土路基的长期沉降边学成,曾二贤,陈云敏(浙江大学岩土工程研究所/软弱土与环境土工教育部重点实验室,杭州 310027摘要:通过2.5维有限元结合薄层单元方法,建立了列车运行荷载作用下轨道和地基动力相互作用的3维分析模型,求解不同运行速度列车荷载作用下路堤下卧层地基中动偏应力的分布,结合软黏土在循环荷载作用下的累积塑性应变理论,建立了路堤下卧层地基在列车运行荷载作用下长期动力附加沉降的计算方法。

在此基础上采用瑞典X2000高速列车的实际轨道和地基情况进行了计算,分析了长期沉降随时间的发展过程及其在地基中的分布规律,特别是考虑了列车运行速度对路基沉降的影响。

关键词:高速铁路;路基下卧层;动力附加沉降;交通循环荷载;动偏应力中图分类号:U 416 文献标识码:ALong-term settlements of soft soil ground induced by train traffic loadingsBIAN Xue-cheng, ZENG Er-xian, CHEN Yun-min(Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering of Education Ministry, Zhejiang University, Hangzhou 310027, ChinaAbstract: A dynamic coupling model of track structure and underlying ground under moving load action is developed by employing the 2.5 dimensional finite element method together with thin layer element method. First, the distribution of dynamic stress in ground due to train traffic loadings at different speeds is computed; then, incorporating Li and Selig’s Method (1996, a computation procedure to evaluate long-term settlement of subgrade ground is proposed. The Swedish high-speed railway X-2 000 running on soft ground in the West Coast is introduced as an illustrative case study to demonstrate the development of long-term settlements with time and its distribution inside ground. Also a parametric study is conducted to consider to influence of train’s running speed on long-term settlement in soft soil ground.Key words: high-speed railway; ground subgrade; dynamic residual settlement; traffic loading; dynamic deviator stress1 引言对于软土地基上修筑高速公路和铁路线路,以往的研究往往注重于自重荷载作用下的沉降和稳定问题,但现场监测发现,交通荷载作用产生的长期沉降相当可观[1−2],到目前为止,在这方面的研究还鲜见于国内外文献,但近年来受到越来越多的关注[1−6]。