樁承式加筋體二維及三維變形與受力特性的比較研究.pdf

1、樁承式加筋路堤具有工后沉降小、穩(wěn)定性高和施工時間短等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，部分國家也有相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范。加筋體的載荷-變形是算，常將其簡化一個復(fù)雜的三維力學(xué)問題，但在目前的工程設(shè)計中，為便于計為二維問題，計算結(jié)果可能偏于保守。有鑒于此，對樁承式加筋體建立一種真三維分析方法，研究其在三維條件下的變形和受力特性，并和二維情況進行比較，無疑具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　本文以三維方形布樁形式下的加筋體為研究對象，通過最小勢

2、能原理推導(dǎo)出了加筋體的平衡偏微分方程組，并利用比擬方程法對其進行了簡化，然后聯(lián)合邊界元法和可變多面體法對簡化方程組進行求解，建立了一種樁承式加筋體的真三維分析方法。針對工程設(shè)計中常采用均布荷載及不考慮地基反力的情況，通過一個自編算例和一個工程實例驗證了本文三維分析方法的合理性和可靠性，并重點研究了加筋體在三維條件下的變形和受力特性。最后，將真三維分析方法的計算結(jié)果與目前幾種常用的二維方法計算結(jié)果進行了比較，分析了加筋體的受力與變形特性在

3、兩種情況下的異同點。本文取得的主要成果如下:
　　1.在三維條件下，通過最小勢能原理推導(dǎo)出了樁承式加筋體的平衡偏微分方程組。該方程組比較合理地考慮了加筋體的大變形特性，但具有高度非線性特點。
　　2.通過比擬方程法將加筋體的三維平衡偏微分方程組簡化為泊松方程組，然后聯(lián)合邊界元法及可變多面體法進行求解，由此建立了樁承式加筋體的真三維分析方法。該方法具有離散誤差小和計算效率高等優(yōu)點，其可靠性和合理性通過工程實例的計算結(jié)果得到了初

4、步驗證。
　　3.在均布荷載和無地基反力情況下，二維及三維加筋體的變形與受力具有如下異同點:
　　(1)就變形而言，兩種情況下加筋體的豎向變形曲線均為拋物線，但三維情況下的豎向變形最大值約為二維情況的60％～80％;
　　(2)就加筋體沿條帶長度方向上的拉力而言，兩種情況下的最大值均出現(xiàn)在樁帽邊緣，最小值出現(xiàn)在條帶中部;在三維情況下，加筋體拉力在整體上僅為二維情況的50％～80％，但在樁帽角點附近卻比二維情況大10％～

5、20％;
　　(3)二維情況下得到的加筋體變形和拉力總體上偏于保守。
　　4.在三維情況下，加筋體的變形和拉力分布特點為:
　　(1)加筋體的豎向變形在空間呈下凹狀，最大值出現(xiàn)在四樁中心點;
　　(2)加筋體水平向兩個拉力分量的分布在空間均呈“馬鞍”形雙曲拋物面，最大主拉力的分布呈下凹曲面;最小主拉力的較大值出現(xiàn)在樁帽邊緣及中部區(qū)域，較小值出現(xiàn)在樁間條帶區(qū)域中部;上述各種拉力均在樁帽角點處達到最大值，并在其附近發(fā)