桩板式结构中新建结构与旧路基接触面有限元分析

Finite element analysis of interface between new structure and old subgrade in pile slab structure

以高速公路改扩建项目中的桩板式结构设计为工程背景,建立含有桩板式结构、现浇段、横向搭板、旧路基和土体等多个部分的有限元数值仿真模型,并采用Ansys面-面接触的方式模拟新建结构-旧路基之间的搭接。通过有限元模拟,系统地研究单车辆、双车辆以及四车辆在不同工况下桩板式结构接触面之间的接触正应力、摩擦正应力以及变形的变化情况。研究结果表明:在四车辆布置下,结构接触面的正应力以及摩擦应力均为最大,且在工况23时(恒载+最外侧车轮距离承载板悬臂端6.05 m),为全局最不利受力情况,此时的最大接触正应力为302.936 kPa,接触最大摩擦应力为90.881 kPa;在工况24时,现浇段侧面与旧路基之间的横向间隙以及现浇段底面与土体的最大横向间隙为0.731 mm,最大竖向间隙为0.043 mm;横向搭板横向间隙最不利情况在工况25,间隙为0.273 mm,横向搭板竖向间隙最不利情况在工况7,间隙为0.203 mm。