桩承式加筋路堤三维土拱效应土楔体计算模型研究

发布时间：2019-12-06 08:28

【摘要】：桩承式加筋路堤由路堤填料、一层或多层水平加筋体、桩帽、桩和地基土组成，是近年来在软土地区发展起来的一种新型路堤型式、具有施工工期短、无须对软基进行预压和二次开挖、能有效控制地基的沉降和侧向变形等显著优点。桩承式加筋路堤承载变形机理复杂，研究工作相对滞后，目前主要依靠经验进行设计。因此，对桩承式加筋路堤土拱效应机理进行研究并建立相应的计算模型具有重要的工程实践意义。 本文首先在室内制作了桩承式加筋路堤三维土拱效应模型试验装置，，通过该装置研究了桩-土相对位移、路堤高度、桩帽净间距和水平加筋体拉伸强度等因素对路堤填筑过程及水袋放水过程中桩土应力比的影响，分析了路堤高度对路面沉降的影响，并确定了三维土拱等沉面高度。试验结果表明土拱效应发挥程度与桩-土相对位移密切相关，存在一个临界桩-土相对位移使得桩土应力比达到最大值。试验结果还表明路堤高度与桩帽净间距之比对桩土应力比具有重要影响，而等沉面高度主要决定于桩帽净间距。 然后，采用数值软件FLAC3D对桩承式加筋路堤土拱效应进行了分析，研究了桩帽、桩间土土压力的变化规律以及桩帽净间距、路堤填土性质、水平加筋体对土拱效应和路堤等沉面的影响。数值模拟结果说明水平加筋体拉伸强度和路堤填土粘聚力对桩土应力比及等沉面高度的影响很小，采用内摩擦角较大的土料作为路堤填土能增强土拱效应，但对等沉面高度的影响很小。 最后，对室内模型试验、数值模拟及现场测试结果进行了分析，建立了便于工程应用的桩承式加筋路堤三维土拱效应土楔体计算模型。利用该模型可以得到路堤填筑完成后的桩土应力比及路堤施工完毕后桩土应力比的最大、最小值。
【图文】：

hzdKσvtanφKσvvKσvtanφKσvDap Doorσv+dσv1 3dW图 1.2 Terzaghi 的土拱效应模型型型来源于 Guido[29]在侧限刚性箱中所做的格土拱模型示意图，如图 1.3 所示，在路堤荷的土柱，假定正四棱锥形体内的填土荷载由为桩体承担。

(c) 半球形土拱模型的拆分图 1.4 Hewlett & Randolph 提出土拱模型敏等人的土拱效应计算方法]等人从单桩有效处理范围内路堤受力平衡出发，改进了 分析方法，得出了桩间土上土压力 σs、桩顶承担的路堤荷研究了桩帽大小、桩间距和填料内摩擦角对桩体荷载分担lett 的极限分析法作了对比。陈云敏等人认为，当路堤高能满足路堤的平衡条件，因此引入系数 α 来对 Hewlett &的分析方法进行修正，取 σ =αKpσr，并根据路堤土体的重土拱拱顶土单元体的竖向受力平衡及相应的边界条件得到 2 12 212 2 3 2 2 3 2pKpp ps Ks b b s bhK sK
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U416.12

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本文编号：2570329