桩承式路堤沉降计算分析

桩承式加筋路堤作为一种经济有效的软基处理办法,在高速公路桥头段软基处理中得到了广泛的应用。笔者提出了桩承式路堤的沉降计算方法,按照桩、土各自分担荷载计算土中附加应力,分别对桩和桩间土的沉降进行了讨论,对桩顶和桩端刺入的计算也进行了探讨,并结合工程实例进行了计算,对比分析表明。     

路基拓宽工程中桩承式加筋路堤处理的数值分析

为掌握拓宽路堤荷载作用下桩承式加筋路堤的工作特性及其处理效果,建立了三维有限元分析模型,采用土水耦合单元模拟地基土,三维薄膜单元模拟土工格栅,并基于接触单元考虑桩土界面的状态非线性,从土拱效应、土工格栅的拉膜效应以及桩土作用等方面验证了桩承式加筋路堤的工作机理。计算结果表明:土工格栅最大拉力发生在原坡脚位置的桩帽边缘处,外侧桩帽边缘的格栅应力逐渐减小;桩承式加筋路堤可使地表不均匀沉降由50.0 cm减小为8.3 cm,超孔隙水压力由63.7 kPa下降为11.0 kPa,并避免了老路基顶面出现的反坡现象,但在老路基处仍出现了较大的地基沉降和超孔隙水压力,故应充分重视老路边坡位置的地基处理。     

路堤荷载下桩承式加筋路堤数值模拟研究

目前,桩承式加筋路堤在工程中得到广泛应用。为了更深入了解桩承式加筋路堤作用机理,将单桩等效处理范围简化为正方体,采用FLAC3D数值模拟软件建立有限差分模型,对路堤荷载下桩承式加筋路堤桩顶及桩间土压力与沉降进行分析,最后,分析了不同桩长对桩顶平面应力与变形的影响。     

路堤荷载下刚柔长短桩复合地基承载特性研究

为研究路堤荷载下刚柔长短桩复合地基的承载特性,结合某桥头过渡段带帽薄壁管桩（pre-stressed thin-wall concrete,PTC）联合水泥土搅拌桩（cement deep mixed,CDM）的软基处理工程,开展了PTC-CDM组合式长短桩复合地基承载特性现场试验,对路堤填筑过程中桩土应力比、荷载分担比以及桩土沉降差的变化规律进行了分析,并进一步采用有限元对刚柔长短桩复合地基的路堤荷载传递规律进行了数值模拟.试验与计算结果表明:CDM桩顶与桩间土应力增长缓慢,PTC桩帽上应力增长相对较快;填土达到一定高度土拱完全形成后,大量的路堤荷载转移至刚性长桩;刚性长桩和柔性短桩的桩土应力比分别达到7.5和2.1;短桩的存在减少了长桩桩顶荷载和上部桩身出现负摩阻力的深度,中性点位置上移;短桩达到一定桩长时再增加其长度,对路基总沉降影响不明显,因此,短桩桩长可根据承载力要求的临界桩长来设计.      

桩承式路堤设计参数动力特性参数分析

目前,桩承式路堤动力学方面研究较少,桩承式路堤的动力特性还未完全理清。建立了桩承式路堤动力数值模型,对地震荷载下桩承式路堤中桩身模量、桩径、桩长和路堤填土高度等重要设计参数动力特性进行了敏感性分析。研究结果可为桩承式路堤抗震设计提供参考。     

土拱效应及土工格栅拉膜效应数值分析

为了更为清楚的认识桩网结构支承路堤土拱效应,建立了单桩简化模型。从沉降、竖向应力、主应力变化等方面研究了土拱效应产生的机理及变化特征,同时对土工格栅拉膜效应进行了研究。研究结果表明:路堤等沉面高度约为1.7倍桩净间距;路堤可分为土拱影响区和土拱未影响区,土拱影响区桩间土中心位置路堤竖向应力呈"S"形变化,土拱未影响区呈直线变化;桩顶应力分布不均匀,桩净间距小于1 m时,桩中心所受应力最小,桩边缘所受应力最大,桩净间距大于等于1 m时,桩边缘所受应力最小,靠近桩边缘处应力最大;路堤大、小主应力方向发生旋转,大主应力流线近似椭圆弧;土工格栅应力近似"M"形分布,靠近桩边缘的桩间土位置应力最大,桩间土中心和桩中心位置应力最小。     

中低压缩性土地基桩承式加筋路堤时效性分析

以某城际铁路为背景,采用有限差分软件FLAC3D建立三维流固耦合模型,对中低压缩性土地基桩承式加筋路堤的时效性进行对比分析,重点探讨了不加固和桩承式加筋两种工况下地基中超孔隙水压力、地基表面中心沉降和路堤坡脚水平位移随时间的变化规律。结果表明:采用桩承式加筋路堤可以有效控制中低压缩性土地基的路堤填筑施工变形和工后变形,防止地基在路堤填土荷载下发生失稳破坏。     

桩—网结构路堤施工填筑阶段数值模拟研究

结合高速铁路桩—网结构路基试验段进行数值模拟研究,探讨在填筑阶段桩—网结构的沉降特性及桩、网、土共同作用的承载特性。计算结果表明,桩间距对加筋垫层的相对变形影响显著;桩身应力随路堤填土高度的增加呈增大趋势,且应力分布逐步向线路中心桩靠拢,桩身应力沿深度方向先增大后减小;桩间距不同,土工格栅的拉应力随着路堤填筑高度的变化不同;在填筑初始阶段,桩土应力比较大,随着路堤填高的增加,桩土应力比逐渐减小并趋于稳定。以上结论可为桩—网结构路基设计理论提供科学依据。     

路堤荷载作用下高强度桩复合地基土中的应力

为掌握高强度桩复合地基的荷载传递特性,基于桩土分离的建模原则,采用Mindlin和Boussinesq联合求解法,对路堤作用下地基土中的应力进行了计算,并通过工程实例重点讨论了路堤中心附近地基中桩土应力的分布规律.结果表明:地基加固范围内,桩间土应力沿深度呈"蜂腰"形分布,与实测曲线一致;桩体应力明显大于桩间土应力,表明地基加固区的桩土荷载分担效应显著;下卧层中应力分布与Boussinesq解差别不大,表明在路堤荷载作用下,摩擦型高强度桩复合地基高应力区下移现象不明显.     

列车荷载下的桩网结构低路基土拱效应

运用ABAQUS软件建立了桩网结构低路基动力有限元模型,通过计算结果与实测结果的对比验证了模型的可靠性,并分析了列车荷载下路基中动应力分布、桩土应力比与等沉面高度变化特征。分析结果表明:采用模型计算的路基不同深度处动应力与实测结果最大差值为0.56kPa,动位移的最大差值为7μm,计算和实测的平均动应力和动位移沿路基深度的传递趋势相同,因此,有限元模型可靠;在动荷载作用下,路基中存在土拱效应,土拱高度约为1.6m,与静荷载作用下土拱高度近似,路基表面的应力变化率比路基基底大;路基中动应力的分布受到土拱效应的影响,表现为传递到桩间土上方土体的动应力部分转移至桩顶上方,且在路基垫层附近动应力转移现象最明显;在动荷载作用后,路基中心处桩顶与两桩间的桩土应力比减小,而桩顶与四桩间的桩土应力比增大,桩顶与两桩间的桩土应力比始终大于桩顶与四桩间的桩土应力比;距离路基中心1m处纵断面等沉面高度为1.55m,布置桩体的纵断面等沉面高度大于未布置桩体的纵断面等沉面高度,且沿路基中心到路肩,同类纵断面的等沉面高度逐渐降低,动荷载作用后,路基中心处等沉面高度增大。     

路堤荷载下桩网复合地基承载特性研究

桩网复合地基通过桩体、碎石垫层、土工格栅以及桩间土共同作用,可以将上部路堤荷载有效地传递至下卧硬土层。针对桩网复合地基和传统的桩承式复合地基两者的结构性区别,对其荷载传递特性进行了对比分析。同时通过数值模拟对桩网复合地基承载特性进行分析。结果表明：桩网复合地基可以有效减小路堤整体沉降和不均匀沉降,提高桩土应力比和路堤整体稳定性。最后,通过路堤沉降和格栅轴力两项指标对桩网复合地基设计中各项重要参数进行了敏感性分析,可为桩网复合地基设计和工程实践提供理论参考。     

桩网结构路基格栅加筋作用及其拉力特性研究

为了研究柱网结构路基中土工格栅的加筋作用以及路基在动静荷载下土工格栅拉力的变化特性,建立了高速铁路柱网结构路基足尺物理模型试验装置,用激振器对路基施加动静荷载,利用土压力盒以及布拉格光栅分别监测路基内部土压力以及格栅拉力的变化特征.试验结果分析表明:路基上部荷载对路基内部土拱的稳定性存在影响,随着荷载的增大,土拱出现先强化后弱化的现象;桩土荷载分担比存在上限值,随着桩土差异沉降先增大后减小;当路基上部受到静荷载作用时,土工格栅能够使得桩顶上方承担的静荷载增加约12%,且路基中心处的格栅拉力增长最大;路基在长期动荷载作用下,格栅拉力产生了明显的变化,桩帽中心处的格栅拉力约增长了8%,路基筋材的设计需要考虑路基上方动荷载的影响.      

桩承式加筋路堤沉降变形特性研究

通过有限差分软件FLAC3D对桩承式加筋路堤沉降变形进行了研究,并分析了垫层和格栅对路堤沉降的影响。     

柔性基础复合地基桩土应力比的有限元分析

通过有限元分析方法，对柔性基础复合地基桩土应力比问题进行了研究．在考虑了复合地基中各种材料的非线形特性的基础上，讨论了高填土路堤这类柔性基础下桩土类复合地基桩土应力比同桩土间相对刚度、荷载水平及桩体桩长等因素的关系，同时通过改变基础刚度值，分析在不同的基础刚度复合地基中桩土应力比的变化，找出刚性基础和柔性基础下复合地基中桩土应力比存在的某些差异．     

沪宁高速公路扩建工程软土地基处理和路基拼接技术研究

为减小路基拼接在新老路基间产生的差异沉降,从减小路堤荷载出发,研究了EPS轻质路堤填料在拼接工程中的应用;在加固地基方面针对传统地基处理方法处理深厚软基的缺陷,将PTC管桩应用于高速公路的拼接工程,设计中应按不同土质条件和工况采用不同的沉降分析计算方法,利用沉降观测资料反演分析所获得的地基参数可使计算获得较高的精度,文中推导的能反映地基层状性质和三维变形特征的带帽疏桩复合地基的桩、土应力比等计算公式,桩长、桩径、桩间距、桩帽尺寸及垫层厚度的优化设计方法,经实践证明具有较好的工程适用性。工程实践表明,采用EPS和带帽PTC疏桩处理地基拼接工程满足设计要求,处理效果明显。     

一种桩承式路堤沉降的简化计算方法

针对路堤荷载作用下桩土复合地基的沉降计算,传统方法主要是把沉降分为加固区沉降和非加固区沉降两部分来考虑,存在着计算假设与实际不符、部分参数取值依赖于经验和无法较好考虑成层场地非均质性等缺点.基于此,通过引入均匀系数来考虑地基表面荷载分布的不均匀性,改进了正方形和三角形布桩条件下Hewlett & Randolph土拱模型,在此基础上,考虑桩土相互作用提出了一种桩土复合地基沉降的简化分析方法.该方法首先根据土拱模型和Vesic球孔扩张法分别计算桩顶、地基表面荷载和桩端力;然后采用可以考虑多土层的非均质地基土情况修正Mindlin解求得桩端力、地基表面荷载和桩侧摩阻力在地基内任意点引起的附加应力;其次通过分层总和法计算附加应力引起的沉降;最后将各分项沉降进行组合即可得到桩顶和地基表面沉降.将该计算方法结果与现场实测和数值分析结果进行对比,研究结果发现:简化分析方法的计算精度基本保持在5.0%~14.4%,计算精度能够满足工程需求.      

长短桩复合地基桩土荷载分担比研究

对长短桩复合地基在竖向荷载作用下的力学性状进行了研究,揭示了长短桩复合地基在不同桩土刚度比条件下桩土相互作用、荷载分担比、桩土应力比及荷载传递方面的变化规律。试验结果表明,此类复合地基能使刚性桩、柔性桩以及土体协调变形,合理发挥它们各自的承载能力,为今后的设计和推广应用提供了依据。     

土工格栅加筋路堤的有限元分析

采用非线性有限元方法来分析加筋土坡的位移场,可建立五种计算模型。通过有限元分析,对一般土质地基上土工格栅加筋路堤的工作性能进行研究,并对不同布筋方式的土工格栅加筋路堤进行计算与分析,研究各种工况下路堤整体变形情况以及路堤内位移分布、坡面侧移情况。结果表明：加筋能较大幅度地提高路堤的整体刚度和内部稳定性,对地基均匀性和抗变形能力的要求有所提高;加筋路堤边坡的水平位移随着路堤加筋位置的上移而增大。     

离岸深水全直桩码头结构群桩基础工作性状有限元分析

采用有限元法,建立了全直桩码头结构-地基相互作用的三维弹塑性有限元模型,研究了该结构群桩基础中各桩荷载分担比、桩身弯矩分布、桩侧土压力分布、群桩效应特性及桩基临界入土深度。结果表明:离岸深水全直桩码头结构群桩基础中群桩效应可忽略不计,这为研究该结构稳定性计算方法时可不考虑群桩效应。通过计算确定了该离岸深水全直桩码头结构水平承载群桩的临界入土深度。     

桩承式路堤中填土破坏模式研究

为了研究桩承式路堤中填土的破坏模式,采用有限元方法对不同桩间距、填土高度和摩擦角进行了参数敏感性分析.根据计算得到的屈服区和增量等效塑性应变结果,分析了不同情况下填土的破坏机理.结果显示:对于填土高度与桩间距之比H/s≤1的低路堤,填土中的破坏面为通过桩边缘的竖直面;对于H/s≥1.2的高路堤的情况,最终填土中将发展出...