新建道路下穿高速公路安全稳定性影响分析

范 琨 吴林群 刘 农 张 闯

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)



新建道路下穿高速公路安全稳定性影响分析

范 琨 吴林群 刘 农 张 闯

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

根据新建道路周边工程地质条件，运用有限元ansys软件对既有高速公路施加建筑荷载等情况进行稳定性分析。分析了高速公路在施加建筑荷载等情况下，路基的位移、应力、塑性区的变化。数值分析结果表明，高速公路路基施加建筑荷载满足安全稳定性要求。

高速公路；下穿公路；稳定性；数值分析

一、引言

随着我国基础建设的推进，国家大力推广道路等基础建设的铺设，新建道路难免对既有道路产生影响。既有高速公路在正常通车情况下满足使用要求，而新建道路下穿高速公路时，难免对高速公路路基产生影响。文章根据相关的工程地质资料，运用有限元ansys软件对高速路基施加建筑荷载等情况进行分析。分析了路基在施加荷载作用下的位移、应力、塑性区的变化。为相似工程的施工提供参考。

二、工程概况

新建道路基宽度为60米(3米人行道+1.5米绿化带+3米非机动车道+2米侧分带+15.5米行车道+10米中央分隔带+15.5米行车道+2米侧分带+3米非机动车道+1.5米绿化带+3米人行道)，在下穿高速段范围内需将中央分隔带调整为4米，设计时速为60km/h。高速公路设计时速120km/h，路基宽度26m。两线交叉处新建道路设计标高比既有高速公路低11m左右，高速公路本路段现状为填方路基。

三、数值分析

对下穿既有高速进行有限元模拟分析时，先计算边坡在无建筑荷载作用时的初始状态，在计算对边坡施加建筑荷载，分析路基在荷载作用位移、应力以及塑性区的变化。三维模型示意图如图4.1：

图4.1 三维模型示意图

图4.2 施工状态路基y方向位移云图图

图4.3 施工状态路基等效应力云图

图4.4 开挖过程中各选取参考点沉降位移变化趋势

选取点开挖过程中左幅坡顶竖向位移累计变化量(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

根据表4.1和图4.4可知，施工状态下，既有高速公路路基产生最大的沉降累计位移值为2.5855mm。

由于高速公路路基开挖的变形类似于基坑，因此采用《GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范》来评价边坡的水平位移及其沉降。

表4.2 规范及有限元分析对比

由表4.1～4.2以及图4.1～4.4可知，土体不变的情况下，随着对既有高速施加建筑荷载，路基产生最大沉降量为2.59mm。建筑荷载对路基的影响较小各观测点的沉降均满足要求。

四、结论

通过ansys有限元软件计算可以看出，既有高速路基施加建筑荷载后，产生的最大沉降为2.59mm，满足《GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范》沉降要求。施加建筑荷载后，既有高速路基支挡结构等效应力为1.49MPa，塑性区出现在边坡中部填土的根部，主要受土体自重偏压的影响。

[1]汪逵.人工开挖边坡稳定性分析及防护措施[J].土工基础,2016,(第1期).24-27.

[2]高恭星.用ANSYS分析边坡稳定性.[J]，重庆建筑，2010(9)：80-83.

[3]建筑基坑工程监测技术规范GB50497.2009.北京：中国计划出版社,2009.08.

范琨(1993-)，男，汉族，安徽太和人，研究生，重庆交通大学，研究方向：隧道与地下工程；吴林群，女，汉族，安徽省太湖县，职称：研究生，单位：重庆交通大学，研究方向：隧道与地下工程；刘农，男，汉族，湖北孝感人，研究生，重庆交通大学，研究方向：隧道与地下工程；张闯，男，汉族，河南南阳人，研究生，重庆交通大学，研究方向：隧道与地下工程。