摘要：党的十八大以来，中国经济飞速发展。沈阳市是东北地区重要的政治经济中心，城市的发展日新月异，青年大街是沈阳的主干道，是沈阳市政治、经济上的中轴线，文化路与青年大街交叉口路段随着沈阳市经济发展，日渐繁忙，为解决城市交通拥堵情况，结合沿线的自然条件和设计指标参数，但随着交通流量的增大以及重型车辆的增多，公路路基挡土墙的失稳问题已不是个例，而是具有一定的普遍性，路基挡土墙在使用过程中发生不同程度的失稳现象。道路负荷超载是该类问题的主要原因。
关键词：路堤挡土墙、车辆荷载、数值模拟。
1. 前言
PLAXIS—2D/3D程序是由荷兰PLAXIS B.V.公司推出的一系列功能强大的通用岩土有限元计算软件，使用线弹性材料对衬砌等实体进行模拟，模拟土堤是按实际情况模拟的，初始应力不应影响后面分析时计算出来的位移。在下一计算工序开始时选择重置位移为零，可以将这些不实际的位移重置为零。所以相比于PLAXIS、ANSYS、桥梁博士、FEPG等有限元软件，尤其在岩土工程方面计算数值模拟分析显得特别简洁明朗，比较方便利用其性能进行一些数值模拟分析验算。
2. 二级路堤挡土墙设置
本分析的挡土墙采用直壁挡土墙。土是一种松散状介质，在一般条件下处于于一种稳定的结构状态。土体是各种颗粒之间的因某种力相互联结形成骨架，在有无车辆载荷作用下土体内部受力状态改变，部分土体单元和挡土结构将发生相对位移。
3. 有限元模型及其参数（车辆荷载为10Pa）
①沥青混凝土：线弹性模型，非多孔的，天然重度23.00KN/m³，饱和重度23.00KN/m³，刚度1.000E＋09KN/m²；②基层混凝土：线弹性模型，非多孔的，天然重度23.00KN/m³，饱和重度23.00KN/m³，刚度5.000E＋10KN/m²；③钢筋混凝土：线弹性模型，非多孔的，天然重度23.00KN/m³，饱和重度23.00KN/m³，刚度1.000E＋11KN/m²；④底基层：摩尔-库伦模型，排水的，天然重度17.00KN/m³，饱和重度21.00KN/m³，刚度1.200E＋05KN/m²；⑤砂土：HS small模型，排水的，天然重度17.30KN/m³，饱和重度18.10KN/m³，刚度3000KN/m²；⑥中砂土：HS small模型，排水的，天然重度17.50KN/m³，饱和重度18.50KN/m³，刚度6000.000KN/m²；⑦粗砂土：HS small模型，排水的，天然重度17.70KN/m³，饱和重度18.50KN/m³，刚度1.800E＋04KN/m²；⑧回填土：HS small模型，排水的，天然重度17.00KN/m³，饱和重度20.00KN/m³，刚度4.300E＋04KN/m²。
4. 二级挡土墙车辆荷载数值模拟分析
若采用理想状态下的计算公式也会产生较大的误差，而结合工程实例采用数值模拟的方法，易于对车辆荷载下路基挡土结构失稳机理进行全面分析。
（1）未设置车辆荷载数值模拟分析
①位移网格与云图，位移网格（最大位移13.26mm）；②有效应力矢量，有应力矢量图（471.56Pa）；③总剪应变矢量，有效剪应力云图（最大主应变1.51%）；④总位移矢量及路面变形特征。
（2）设置车辆荷载数值模拟分析
①位移网格与云图，位移网格（最大位移17.06mm）；②有效应力矢量，有应力矢量图（481.38Pa）；③总剪应变矢量，有效剪应力云图（最大主应变1.78%）；④总位移矢量及路面变形特征。
5. 结论
（1）有无车辆载荷作用下，挡土墙上下路面变形均匀，挡土墙下路面坡脚处变形较大，有水平方向挤出现象。（2）有无车辆载荷作用下，挡土墙上下路面有效应力矢量、有效相对剪应力云图和总剪应变矢量分布均匀，表现挡土墙路面整体结构稳定。（3）有无车辆载荷作用下，挡土墙上下路面无塑性点分布，表明挡土墙上下路面完整；而回填土及地基出现塑性点，回填土及地基随着时间推移进一步固结稳定。（4）有无车辆载荷作用下，挡土墙上下路面总位移矢量及路面变形特征表现为变形均匀，挡土墙下路面地表路堤坡脚出出现大变形，挡土墙上下路面整体结构表现稳定。（5）通过数值模拟分析，二级路堤挡土墙车辆荷载作用下力学特征表现较好，与实际工程运营情况相符，工程结构设计合理、安全。
上述结论使得对动荷载下路基挡土结构内部力学过程及其变形破坏机理有了更深层次的认识，为加固方案和综合治理措施的确定奠定了基础。
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论文作者:张志成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
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