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摘要：为了研讨路基拼接形式以及宽度对于差异沉陷的影响，采用有限元剖析软件ANSYS立路基沉陷分析模型，其中各项参数值依据安新公路拓宽工程项目的实际路基幅度、拓宽形式及水文地质前提等等综合状况展开制订。系统评价了单侧加宽及双侧加宽两种形式，在不同加宽幅度之下对于拓宽路基沉陷的影响、拓宽路基顶面最大差异沉陷的变动及对于拓宽路基总体水平位移的影响。结果显示对单侧及单侧加宽，随着加宽幅度的增长，老路轴线沉陷渐渐增长，并且双侧加宽会使加宽路堤重量调配到旧路基顶部，极大地改善了新旧路基沉陷协调状态，对于路面框架结构的力学响应有利。
关键词：单侧加宽;双侧加宽;路基沉降;最大差异沉降;路基水平位移
一、有限元计算模型的建立
（一）由于路基沉降影响因素的复杂性，综合考虑计算简化和计算精度的要求，现对计算模型进行如下简化和假定：
（1）按平面问题考虑，进行二维有限元分析;
（2）土体为弹塑性材料，采用Drucker-Prager模型进行模拟;
（3）新旧路基接触面完全连续，且不发生滑移;
（4）边界条件：地基底面为xy两个方向完全约束，地基宽度两侧x向约束;
（二）关于模型简化和假设的几点说明：
（1）以往对路堤、隧道、水坝等无限长带状物体的研究，常常认为不会沿延伸方向发生变形，可以简化成平面应变问题进行分析。从宏观上看路堤应变是平面应变问题，因此，在ANSYS有限元分析中采用板体plane42单元，plane42单元为空间4节点等参元。
（2）把地基和路基看作固结沉降已经全部完成，在自身重力作用下不会再发生沉降，但在外力作用下将会再次发生沉降。因此，旧路堤在拓宽后的沉降完全是由于新路堤的作用力产生的。
（3）压缩层厚度的确定。地基压缩层厚度z。指路基下地基土体中，在荷载作用下发生压缩变形的土层的总厚度，它的大小从路基底面算起，下限的深度按下式（2-1）确定：
若在zn范围内存在不可压缩层（如坚硬岩层），则应把该层顶面视为压缩下限;若按式（2-1）计算确定的压缩层厚度以下仍存在十分软弱的土层，其压缩变形仍不可忽视，则宜适当加大zn的深度，计算其压缩沉降量。
二、拼接方式及宽度对差异沉降的研究
（一）单侧加宽
依照上述的计算分析模型，结合实体工程项目，取路基高度为4m，边坡为1：1.5，新路基填料抗压位移模量为40Mpa，旧路基抗压位移模量为50Mpa，地基缩减模量为4Mpa，当单侧加宽幅度为4m、8m、12m、16m，即分别对应一个车道、两个车道、三个车道及四个车道时对于拼接路基的影响
应由见图3-3可以想见，对单侧加宽，随着加宽幅度的增长，老路轴线沉降渐渐增长。应由原先的四车道变动到五车道、六车道、七车道、八车道时候，老路轴线附加沉降也很小，然而沉降态势先减小而后增大。随着拼接幅度的增长，在增长的幅度不太大时新加宽部分对于老路轴线处的影响要变大，但是当拓宽幅度很大时候沉降态势也渐渐增大。
当拼接间距小于12m时候，沉降最大值发生在路基边际;当间距增长至12m之后，沉降最大值发生位置出现了变动，而是不太发生在新路基边际，而在路基边际依靠外侧3m即硬边沟中间位置，即拼接间距在12m以上，路基顶面的沉降也开始增大，还就是在拼接部分路基顶面发生反坡。当拼接间距很大时候，拼接路基顶面的反坡亦难在降雨时候发生积水现象，导致空气侵害而是影响路面的选用基本功能。
（二）双侧加宽
计算分析模型与计算参数值同单侧拼接，因为路基呈对称框架结构，取一半路基计算，双侧加宽时候拼接间距分别为4m、8m、12m、16m、24m时对于拼接路基的影响，调配到顶部，亦每侧加宽分别为2m、4m、6m、8m、12m，分别对应加宽一个车道、两个车道、三个车道、四个车道及六个车道。
当拼接4m时，新旧路基最大差异沉降为3.11cm，而当拼接路基拓宽宽度从4m增加到8m时，最大差异沉降增加到6.19cm，增加值为3.08cm;当拼接宽度从8m增加到12m时，最大差异沉降增加到8.78cm，增加了2.59cm;当拼接宽度从12m增加到16m时，最大差异沉降增加到11.47cm，增加了2.69cm;當拼接宽度从16m增加到24m（增加8m）时，最大差异沉降增加到15.01cm，增加了3.54cm。总之，随着拼接宽度的增加，新旧路基最大差异沉降逐渐增大。
三、结论
（一）对于单侧和双侧加宽，随着加宽宽度的增加，老路中线沉降逐渐增加。
（二）通过对比单侧加宽和双侧对称加宽，对于相同的拼接宽度，双侧加宽能使得加宽路堤重量分配到旧路基两侧，极大地改善了新旧路基沉降协调状态，对路面结构的受力有利。
（三）双侧拼接可以减少拼接所需土石方量。但是，双侧拼接也加大了工程的施工难度和费用，并给施工期间开放交通的管理带来一定困难。
（四）在公路单侧拼接过程中应限制拼接宽度，建议拼接8m，即拼接2车道为宜。
关键词：单侧加宽;双侧加宽;路基沉降;最大差异沉降;路基水平位移
一、有限元计算模型的建立
（一）由于路基沉降影响因素的复杂性，综合考虑计算简化和计算精度的要求，现对计算模型进行如下简化和假定：
（1）按平面问题考虑，进行二维有限元分析;
（2）土体为弹塑性材料，采用Drucker-Prager模型进行模拟;
（3）新旧路基接触面完全连续，且不发生滑移;
（4）边界条件：地基底面为xy两个方向完全约束，地基宽度两侧x向约束;
（二）关于模型简化和假设的几点说明：
（1）以往对路堤、隧道、水坝等无限长带状物体的研究，常常认为不会沿延伸方向发生变形，可以简化成平面应变问题进行分析。从宏观上看路堤应变是平面应变问题，因此，在ANSYS有限元分析中采用板体plane42单元，plane42单元为空间4节点等参元。
（2）把地基和路基看作固结沉降已经全部完成，在自身重力作用下不会再发生沉降，但在外力作用下将会再次发生沉降。因此，旧路堤在拓宽后的沉降完全是由于新路堤的作用力产生的。
（3）压缩层厚度的确定。地基压缩层厚度z。指路基下地基土体中，在荷载作用下发生压缩变形的土层的总厚度，它的大小从路基底面算起，下限的深度按下式（2-1）确定：
若在zn范围内存在不可压缩层（如坚硬岩层），则应把该层顶面视为压缩下限;若按式（2-1）计算确定的压缩层厚度以下仍存在十分软弱的土层，其压缩变形仍不可忽视，则宜适当加大zn的深度，计算其压缩沉降量。
二、拼接方式及宽度对差异沉降的研究
（一）单侧加宽
依照上述的计算分析模型，结合实体工程项目，取路基高度为4m，边坡为1：1.5，新路基填料抗压位移模量为40Mpa，旧路基抗压位移模量为50Mpa，地基缩减模量为4Mpa，当单侧加宽幅度为4m、8m、12m、16m，即分别对应一个车道、两个车道、三个车道及四个车道时对于拼接路基的影响
应由见图3-3可以想见，对单侧加宽，随着加宽幅度的增长，老路轴线沉降渐渐增长。应由原先的四车道变动到五车道、六车道、七车道、八车道时候，老路轴线附加沉降也很小，然而沉降态势先减小而后增大。随着拼接幅度的增长，在增长的幅度不太大时新加宽部分对于老路轴线处的影响要变大，但是当拓宽幅度很大时候沉降态势也渐渐增大。
当拼接间距小于12m时候，沉降最大值发生在路基边际;当间距增长至12m之后，沉降最大值发生位置出现了变动，而是不太发生在新路基边际，而在路基边际依靠外侧3m即硬边沟中间位置，即拼接间距在12m以上，路基顶面的沉降也开始增大，还就是在拼接部分路基顶面发生反坡。当拼接间距很大时候，拼接路基顶面的反坡亦难在降雨时候发生积水现象，导致空气侵害而是影响路面的选用基本功能。
（二）双侧加宽
计算分析模型与计算参数值同单侧拼接，因为路基呈对称框架结构，取一半路基计算，双侧加宽时候拼接间距分别为4m、8m、12m、16m、24m时对于拼接路基的影响，调配到顶部，亦每侧加宽分别为2m、4m、6m、8m、12m，分别对应加宽一个车道、两个车道、三个车道、四个车道及六个车道。
当拼接4m时，新旧路基最大差异沉降为3.11cm，而当拼接路基拓宽宽度从4m增加到8m时，最大差异沉降增加到6.19cm，增加值为3.08cm;当拼接宽度从8m增加到12m时，最大差异沉降增加到8.78cm，增加了2.59cm;当拼接宽度从12m增加到16m时，最大差异沉降增加到11.47cm，增加了2.69cm;當拼接宽度从16m增加到24m（增加8m）时，最大差异沉降增加到15.01cm，增加了3.54cm。总之，随着拼接宽度的增加，新旧路基最大差异沉降逐渐增大。
三、结论
（一）对于单侧和双侧加宽，随着加宽宽度的增加，老路中线沉降逐渐增加。
（二）通过对比单侧加宽和双侧对称加宽，对于相同的拼接宽度，双侧加宽能使得加宽路堤重量分配到旧路基两侧，极大地改善了新旧路基沉降协调状态，对路面结构的受力有利。
（三）双侧拼接可以减少拼接所需土石方量。但是，双侧拼接也加大了工程的施工难度和费用，并给施工期间开放交通的管理带来一定困难。
（四）在公路单侧拼接过程中应限制拼接宽度，建议拼接8m，即拼接2车道为宜。