柔性桩承式加筋路堤荷载传递的改进

在文献[1]的基础上,考虑了柔性桩承式加筋路堤中加筋体上下摩阻力,然后对柔性桩承式加筋路堤的荷载传递的理论分析进行了改进,最后得到了桩土应力比和桩土差异沉降的计算式。本文理论计算值与工程实例实测值对应很好,且网上网下桩土应力比能反映出加筋垫层网材的拉膜效应作用。因此,本研究能为柔性桩承式加筋路堤的设计及施工提供一定的参考。     

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力调整的影响分析

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力的调整起了十分关键的作用。桩土应力比是桩土应力调整结果的直接表现,而路堤土拱效应以及褥垫层刚性承台效应对荷载调整作用正是桩土应力调整过程的体现。利用有限元对路堤荷载下PCC单桩以及加固范围内的土体进行了数值模拟。通过分析认为,褥垫层对桩土应力调整的过程和结果均会产生影响,随着褥垫层模量、厚度、粘聚力以及内摩擦角的增加,土拱效应虽会遭到削弱,但褥垫层刚性承台作用明显增强,最终导致更多的荷载转移到桩体上,桩土应力比增加。通过总结认为,改善褥垫层性质,加强其对桩顶局部压入作用的限制是保证桩体承担较多荷载的关键。     

考虑土拱效应的双向增强复合地基沉降计算

深入分析路堤中心线一个桩中心距范围内路堤填土—加筋垫层—复合地基的相互作用,借助"自然平衡拱"理论分析路堤填土中的土拱效应,将双向增强复合地基中的桩、桩间土视为不同刚度的弹簧体系,土工加筋垫层视为置于弹性地基上的Timoshenko梁,梁上作用经土拱效应调整的路堤荷载,梁下作用桩、桩间土提供的竖向反力,基于弹性地基梁理论提出了考虑土拱作用的双向增强复合地基的沉降计算新方法,结合工程实例验证了本文沉降计算方法的可行性。     

桩承式灰土路堤基底荷载效应分析

针对桩承式路堤结构的作用特点,基于Marston土压力理论,通过考虑填料粘聚力的柱面剪应力转移模型,对桩承灰土路堤基底荷载效应进行了研究;并结合Winkler地基模型提出了基底变形协调的荷载作用效应值迭代求解的方法.通过算例,对计算模型中剪应力修正系数β、填料粘聚力c、基底桩土刚度等因素进行了分析.结果表明:随着β、c...     

土工格栅加筋路堤影响因素研究

在野外修筑了4段连为一体的试验路堤.其中3段含土工格栅加筋层,格栅层间距各不相同,另1段没有加筋.用土压力盒测量了每段路堤底部的竖向土压力.在试验研究的基础上建立有限元模型,模型得到了试验数据的验证.用该有限元模型对土工格栅加筋路堤进行了计算分析,探讨了加筋层间距以及路堤土的内摩擦角、粘聚力和弹性模量等因素对加筋路堤沉降和应力分布的影响规律.     

桩承加筋垫层复合地基桩土应力比分析

对带桩帽的桩承式复合地基水平加筋垫层进行受力变形分析,得出加筋体的挠曲变形量及筋材拉应力。在此基础上,视复合地基中竖向桩体和桩间土体为线弹性体,由静力平衡及变形协调条件,同时考虑筋材拉应力的作用,得到水平加筋垫层上下桩土应力比的计算方法。该方法能反映桩土间的差异沉降量、水平向加筋体抗力作用、桩间距、桩帽直径等因素对桩土应力比的影响。最后,采用该方法对某一现场试验结果进行分析,理论值与实测值吻合较好。水平加筋垫层的存在使复合地基桩土应力比增大,地基承载力提高,用文中方法计算桩承加筋垫层复合地基桩土应力比是可行的。     

桩承式加筋路堤等沉面高度影响因素分析

以台缙高速公路桩承式加筋路堤工程为依托,利用有限差分软件FLAC3D建立了桩承式加筋路堤三维数值模型,研究了桩帽净间距、路堤填土内摩擦角、路堤填土粘聚力、水平加筋体拉伸强度对等沉面高度的影响。计算结果表明:等沉面高度与桩帽净间距的比值为3.0~3.7;路堤填土内摩擦角越大,等沉面高度越小;路堤填土粘聚力、水平加筋体拉伸强度的大小对等沉面高度没有影响。     

加筋垫层＋刚性桩处治路堤下伏土洞的三维数值分析

以永武高速公路某路堤下伏土洞处治为例,介绍加筋垫层＋刚性桩的处治方案。采用三维数值分析方法,对采用该方案处治前后路基与地基的变形、应力分布及破坏特征进行分析。分析表明,对于土洞成片发育的路堤,采用该方案进行处治是行之有效的。     

加筋桩承式路堤的三维土拱效应分析与试验验证

为真实反映加筋桩承式路堤的土拱效应,采用三维球形土拱假设,建立了一种路堤荷载和均布荷载共同作用下的土拱效应分析方法。基于Hewlett土拱分析方法推导了无加筋体时路堤荷载和均布荷载作用下的桩土荷载分担表达式;对于加筋桩承式路堤,依据桩帽顶部加筋体沉降的特征,将加筋桩承式路堤分为2个部分,采用不同的沉降假设分别建立其竖向平衡方程,求得桩帽顶面和桩间土表面对加筋体的支撑力;通过离心模型试验和现场实测结果进行对比验证,采用参数分析法对影响土拱效应的主要因素进行等级评价。结果表明：加筋体抗拉强度对桩土应力比以及加筋体拉力均具有很高的影响等级,研究结果能够为分区域铺设加筋体提供理论依据。     

桩与土工加筋层对公路路堤地基承载力的影响

为了研究桩与土工格栅加筋垫层联合作用对高速公路软土地基的加固效果,利用平面应变弹塑性有限元方法,建立路基的二维有限元模型进行数值计算.分析桩顶铺设土工合成加筋垫层对提高复合地基承载力和稳定性所起的作用,包括在置换率一定时,不同桩径和桩间距对地基沉降和稳定性的影响,以及在置换率增加时,复合地基承载能力的提高规律;并对加密路面或路堤边坡范围内桩间距能减小路堤总沉降和改善不均匀沉降的效果进行计算分析.有限元分析结果表明:桩与土工加筋层能很好地控制公路地基的不均匀沉降,尤其对于软土地基效果更为明显,且通过加密路面范围内的桩间距能有效减小路堤沉降并改善路面的不均匀沉降.     

草根加筋土的护坡机理及强度准则试验研究

采用室内试验方法研究了草根加筋土护坡加筋原理,试验结果表明其加筋机理可以用准粘聚力原理来解释;通过对准粘聚力的实测结果进行分析研究,提出了加筋粘性土的准粘聚力计算方法;利用莫尔-库仑准则对草根加筋土试验结果的强度包线进行拟合发现效果良好,说明草根加筋土服从莫尔-库仑准则.研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理确定草根土的抗剪强度具有指导意义.     

草根加筋土的护坡机理及强度准则试验研究

采用室内试验方法研究了草根加筋土护坡加筋原理，试验结果表明其加筋机理可以用准粘聚力原理来解释；通过对准粘聚力的实测结果进行分析研究，提出了加筋粘性土的准粘聚力计算方法；利用莫尔-库仑准则对草根加筋土试验结果的强度包线进行拟合发现效果良好，说明草根加筋土服从莫尔一库仑准则。研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理确定草根土的抗剪强度具有指导意义。     

水平加筋与散体材料桩组合型复合地基承载力计算

研究了单层水平加筋与散体材料桩组合型复合地基的承载力计算方法。在同时考虑水平向加筋体的约束作用及桩土接触面存在剪切力的基础上,依据极限平衡条件推导出水平向加筋和散体材料桩双向组合型复合地基承载力计算公式,可以同时考虑水平加筋以及桩体和土体重力对地基承载力的贡献。通过工程实例,探讨了土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角以及水平加筋对复合地基承载力的影响。分析结果表明,提高土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角等可以提高复合地基承载力;其他条件相同时,桩顶设置水平加筋层后,地基承载力可以得到较大提高。     

双向土工格栅处理桥头跳车的试验研究

为了研究桥头跳车问题,对采用双向土工格栅加筋与短搭板相结合的方法在武汉阳逻长江大桥接线上进行了实体工程试验研究,对桥头加筋和没有加筋路堤的分层沉降和地基沉降,以及路堤中的土压力进行了对比观测。建立了考虑土工格栅-土界面接触特性的有限元模型,分析了双向土工格栅加筋层数、层间距、格栅的抗拉模量,桥头路堤填土的模量、粘聚力、内摩擦角和地基土的力学性质时桥头路堤沉降的影响规律。结果表明,采用双向土工格栅加筋和短搭板相结合的方法,可以达到消除桥头跳车的目的;从桥头路堤表面向下以一定层间距布设加筋层,随加筋层数的增多(加筋深度随之增大),外荷引起的附加剪应力能向更深处传递,是加筋效果提高以致桥头差异沉降减小的重要原因,但最大有效加筋深度约为2.5～3.6m;当格栅层数一定时,如果采取等间距布置,适中的层间距时桥头路堤沉降最小;增加填土的弹性模量和内摩擦角或土工格栅的刚度,可以有效降低双向土工格栅加筋的桥头路堤沉降。     

路堤填料C、φ值对互锚式薄壁挡土墙的影响

针对不同地域3种可能的填料进行了有限元分析,总结出填料的C、Φ值对拉筋拉力、拉筋应力、侧向土压力、地基土压力、侧向位移等指标的影响。其中C、Φ值的变化对拉筋的拉力及应力基本没有影响,对侧向位移影响不大;但对路堤下部的侧向土压力有较大影响,粘聚力小的土体侧向土压力较大,而路堤上部的侧向土压力不随填料的变化而变化;地基土压力随填料的C、Φ值有较大变化,粘聚力小的土体地基土压力较大。     

软基路堤加筋垫层与竖向加固桩作用模式数值分析

软土地基的承载力和稳定性一直是国内外重点关注的问题,但多停留在试验与理论研究和施工方法,对软土地基加固作用模式的研究较少。为研究加筋垫层与竖向加固桩作用模式,文中采用有限元软件对加筋垫层与竖向加固桩复合增强软基路堤进行数值分析。结果表明,加筋垫层与竖向加固桩复合增强软基路堤具有较高的刚度和抗剪切破坏能力,能提高软土路堤的极限承载力和限制土体侧向变形的能力,特别是对软土地基的水平位移有明显约束作用;加筋垫层与竖向加固桩可降低软基路堤沉降,提高软基路堤的稳定性。     

考虑桩土滑移的路堤下刚性桩复合地基沉降计算

为建立能考虑桩土滑移特性和桩间土非均匀压缩变形特征的路堤下刚性桩复合地基沉降计算方法,以均布荷载下等桩长刚性桩复合地基中单桩等效加固单元体为研究对象,基于桩土相互作用的上部负摩阻塑性区、中部协调变形弹性区和下部摩擦承载塑性区三区段模式,采用剪切刚度和极限摩阻力随法向应力变化的等单位长度极限剪切位移理想弹塑性模型,建立了弹性区非线性和塑性区非均匀的桩侧摩阻力分布模型;考虑桩土滑移特性及桩间土非均匀压缩变形特征,根据单元体桩土荷载传递微分方程,导出了表征路堤下刚性桩复合地基性状的沉降和桩土应力比的解析表达式,分析了路堤荷载及垫层柔度系数对沉降和桩土应力比的影响。研究结果表明:沉降随路堤荷载及垫层柔度系数的提高而增大;桩土应力比随垫层柔度系数的增加而减小,随路堤荷载的提高呈先增大后减小的变化趋势,据此提出了采用最大桩土应力比进行路堤下刚性桩复合地基承载力及沉降设计的技术原则。     

加筋对桩承式路堤变形模式与土拱效应影响试验

对于桩承式加筋路堤,加筋改变了路堤底面的变形形态,不可避免地将对路堤变形模式与土拱效应产生影响。为了深入分析加筋的影响,利用开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)试验装置和椭圆钢棒相似土填料,开展未加筋桩承式路堤试验并得到不同参数组合下存在的3种变形模式,选取3种变形模式的代表性试验,开展相同参数条件下的加筋试验以及4种不同填料高度和3种不同加筋刚度的桩承式加筋路堤试验。通过粒子图像测速技术(PIV)和自制三点式载荷计准确测试得到全场位移及桩顶和桩间土压力。结果表明:加筋后,未加筋桩承式路堤的三角扩展型和塔形升高型变形模式转化为同心椭圆扩展模式,等沉面模式转化为同心圆等沉模式;2种变形模式之间转化的临界高度为1.5倍桩间净距,但等沉面的高度仅为67%的桩间净距;加筋对土拱效应发挥起到了双重作用,一方面,加筋减小了差异沉降,导致土拱效应发挥程度降低,另一方面,加筋改变了路堤变形模式,为"同心圆"土拱提供了稳定的拱脚,使得土拱效应发挥程度提高;在填料高度低,加筋刚度高的情况下,土拱效应发挥程度进一步降低;而填料高度高,加筋刚度低时,土拱效应达到了充分发挥所需的差异沉降,加筋对土拱效应有提高作用;张拉膜效应发挥程度随加筋刚度增大而提高,且随着桩间土下沉而提高,导致土拱效应减弱。     

交通荷载作用下软土地基的土工格栅加筋效应分析

为了探讨不同土工格栅加筋方式对深软土地基应力变形特性和不均匀沉降的控制效果,建立了土工格栅与土的动力相互作用模型,通过分析地基变形、地基应力水平、加速度传递特性以及格栅的受力情况,研究在交通荷载反复作用下,土工格栅的加筋效果和机理.计算结果表明:土工格栅加筋基层结合格栅包裹细碎石加筋垫层处置深软土地基的三层加筋法可以有效地减小软土地基的沉降,弱化地基内的应力水平,限制交通荷载的影响范围,是一种切实有效的加筋方法.     

双向增强体复合地基工后沉降分析

采用薄板变形理论和Winkler弹性地基模型计算双向增强体复合地基工后沉降量时,通常忽略了水平加筋垫层的水平抗力作用,本文引用双参数地基模型考虑该水平抗力对工后沉降的影响,推导了桩土加固区工后沉降的计算公式,对双向增强体复合地基工后沉降计算进行工程实例验算及参数分析,包括上覆路堤荷载水平、布桩形式、桩间距、垫层及桩间土的刚度等主要因素的影响。计算表明,加筋垫层的水平抗力对于降低工后沉降量是有利的,其影响不容忽视。加筋垫层的弹性模量及桩间土地基反力系数对工后沉降计算值影响较大,计算时应合理确定这些参数值。