剛性樁加固軟土地基的路堤荷載傳遞機(jī)理與優(yōu)化研究.pdf

1、本文以路堤下剛性樁加固軟土地基為研究對(duì)象。以兩種加固方式——樁-網(wǎng)復(fù)合地基和樁承式路堤處理方式為研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過(guò)理論分析與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，對(duì)路堤荷載傳遞機(jī)理進(jìn)行了深入的分析，提出了更為合理的分析模型，改進(jìn)了理論計(jì)算公式，對(duì)兩種處理方式的特性進(jìn)行研究，對(duì)各自的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值優(yōu)化。主要工作內(nèi)容如下： ①依托項(xiàng)目在廣梧高速公路上設(shè)置了管樁試驗(yàn)段，進(jìn)行了PHC管樁加固軟土地基的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，分4段分別設(shè)置2組不同褥

2、墊層的樁-網(wǎng)復(fù)合地基和2組不同褥墊層的帶樁帽樁承式路堤，進(jìn)行路堤設(shè)置試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)各處理方式下的孔隙水壓力、沉降進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理分析探討了路堤的土拱形成和破壞的機(jī)理。揭示了樁土共同工作以樁土應(yīng)力達(dá)到峰值為分界點(diǎn)的兩個(gè)階段。對(duì)樁土應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到了樁土應(yīng)力比與荷載分擔(dān)比，探討了兩種不同的處理方式樁土應(yīng)力和荷載傳遞所各自具有的特性。給出剛性樁加固軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工的具體工程建議。 ②對(duì)于樁-網(wǎng)復(fù)合地基和樁承式路堤，分別提出

3、了整體工作模型，以解釋現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)出現(xiàn)的變形和應(yīng)力特性。對(duì)于樁一網(wǎng)復(fù)合地基，提出了整體工作的滑動(dòng)刺入模型，很好的解釋了樁體間歇性上刺入現(xiàn)象。對(duì)于樁承式路堤，提出的壓力拱模型。將穩(wěn)定的受力結(jié)構(gòu)假設(shè)為拱形結(jié)構(gòu)。模型較好的解釋了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的應(yīng)力和沉降表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)。 ③采用巖土工程數(shù)值分析軟件FLAC<'3D>程序建立了路堤荷載傳遞的計(jì)算模型，繪制了位移和應(yīng)力分布三維透視圖，參照三維圖，對(duì)路堤內(nèi)部主應(yīng)力和位移進(jìn)行了分析，得到了拱效應(yīng)分布圖。

4、對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算模型和計(jì)算方法進(jìn)行了總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上提出了剛性核弧(球面)拱模型，推導(dǎo)了荷載傳遞比和應(yīng)力折減比公式，對(duì)Hewlett圓(穹頂)拱模型進(jìn)行了改進(jìn)。將各種方法的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證了剛性核模型的合理性。 ④采用FLAC<'3D>分別建立了樁-網(wǎng)復(fù)合地基和樁承式路堤的分析模型，進(jìn)行了三維流固耦合計(jì)算。探討了兩種處理方式樁頂界面的沉降特性和樁體應(yīng)力的區(qū)別。樁承式路堤處理方式的總沉降量比樁-網(wǎng)復(fù)合地

5、基形式減少約2/3。兩種處理方式的樁體軸力值相當(dāng)，樁-網(wǎng)復(fù)合地基存在樁身負(fù)摩阻力，軸力最大值出現(xiàn)在樁頂界面以下3/5樁長(zhǎng)處。而樁承式路堤負(fù)摩阻力較小，軸力最大值可認(rèn)為在樁頂附近。樁承式路堤對(duì)邊樁抗彎抗剪強(qiáng)度提出了更高的要求?？傮w來(lái)說(shuō)，樁承式路堤在加固效果上優(yōu)于樁-網(wǎng)復(fù)合地基，而樁-網(wǎng)復(fù)合地基經(jīng)濟(jì)性略好，施工較為方便。⑤通過(guò)對(duì)樁-網(wǎng)復(fù)合地基和樁承式地基的區(qū)分，對(duì)樁-網(wǎng)復(fù)合地基處理形式的褥墊層參數(shù)、樁距進(jìn)行了多組數(shù)值試驗(yàn)。對(duì)加設(shè)樁帽的樁承式

6、路堤形式褥墊層參數(shù)、樁距、樁帽大小進(jìn)行了試驗(yàn)研究。獲得了兩種不同方式設(shè)計(jì)參數(shù)的合理值范圍，為工程設(shè)計(jì)提供參考。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于樁-網(wǎng)復(fù)合地基，增大褥墊層填料模量、內(nèi)摩擦角，并適當(dāng)增加褥墊層厚度，可以減小樁土相對(duì)位移，取得較好的加固效果。褥墊層模量取80MPa～150MPa較為合適，褥墊層填料宜采用具有粘聚力的材料，剛性褥墊層厚度可適當(dāng)取厚，樁間距不宜超過(guò)3.0m，取2.0m～2.5m左右為宜。而對(duì)于樁承式路堤，僅需要鋪設(shè)土工格柵而不需