基于土拱效應(yīng)的樁承式路堤承載特性及其變形計(jì)算方法研究.pdf

1、我國高速公路、鐵路建設(shè)迅猛發(fā)展，建設(shè)過程中經(jīng)常會(huì)遭遇大面積軟土問題，而樁承式路堤作為一種有效適應(yīng)于該類不良地基的構(gòu)筑物形式得到普遍應(yīng)用，同時(shí)也引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，然而樁承式路堤工作機(jī)理和應(yīng)力應(yīng)變特性非常復(fù)雜。在進(jìn)行土拱效應(yīng)分析時(shí)，主要研究以下幾個(gè)關(guān)鍵問題：樁土應(yīng)力比、樁土差異沉降以及基于土拱效應(yīng)的樁承式路堤設(shè)計(jì)方法。
　　已有研究提出了不同的土拱模型及相應(yīng)的計(jì)算方法，然而他們對(duì)土拱效應(yīng)的研究主要集中不同的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其發(fā)揮程度的

2、影響，忽略了樁土差異沉降對(duì)土拱效應(yīng)的影響。曹衛(wèi)平、劉漢龍等人分別通過室內(nèi)模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬分析驗(yàn)證了樁土差異沉降與土拱效應(yīng)發(fā)揮程度密切相關(guān)。但是，對(duì)于樁土應(yīng)力比與樁土差異沉降的關(guān)系仍然缺乏具體的理論研究。
　　針對(duì)這一狀況，本文假定等沉面高度，從而判定土拱效應(yīng)的完整程度。其次，將路堤-樁-樁間土作為整體分析，并基于樁承式路堤的變形協(xié)調(diào)，提出“樁體向
　　上刺入路堤的體積等于土拱區(qū)體積的壓縮量”的假設(shè)，結(jié)合路堤靜力平衡和土拱

3、拱腳處土體的極限狀態(tài)，推導(dǎo)出樁土應(yīng)力比以及樁土差異沉降的計(jì)算公式。接著，對(duì)該方法所得結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，并分析了樁土面積置換率、填土高度、填土內(nèi)摩擦角對(duì)土拱效應(yīng)發(fā)揮程度以及樁土應(yīng)力比的影響。
　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證理論的合理性，采用數(shù)值模擬軟件ABAQUS建立二維分析模型，通過對(duì)模型結(jié)果的應(yīng)力應(yīng)變場分析得到等沉面的高度，即1.4倍樁帽凈距，驗(yàn)證了等沉面高度的假設(shè)。然后，分別改變樁承式路堤設(shè)計(jì)參數(shù)，得到路堤高度、填土性質(zhì)、樁間距對(duì)樁土應(yīng)力比