文档介绍：⑧路堤荷载下沉管灌注筒桩复合地基性状研究专业学科:岩土工程指导教师:龚晓南教授浙江大学申请博士学位论文姓名:陈志军浙江大学岩土工程研究所二零零五年十一月
路堤荷载下沉管灌注筒桩复合地基性状研究摘要随着我国经济建设的快速发展,在深厚软土地基上修建高等级公路越来越多,沉管灌注筒桩虺仆沧作为软土路基处理的一种新型技术,吸收了预应力管桩、振动沉管桩的技术优点,具有混凝土使用方量少,造价低,承载力高,施工方便的特性,在路堤下软土地基处理中具有广泛的应用前景。为此本文开展了对筒桩及路堤下筒桩复合地基的理论研究。首先对筒桩进行简单的介绍,并对目前桩基及复合地基理论进行概况分析。其次,介绍筒桩桥头软土处理的现场试验并对测试成果进行分析,包括成桩质量、单桩及群桩承载力试验、成桩前后地基土性的改变、桩间土和桩顶土压力、分层沉降、侧向位移和孔隙水压观测。分析结果表明筒桩施工工艺成熟,旌工质量可靠,筒桩联合土工格栅处理桥台软基,可以很好的解决桥台的跳车问题。第三,考虑桩土界面的摩擦接触,采用轴对称平面有限元方法对竖向荷载作用下筒桩单桩进行数值模拟,分析筒桩内、外侧摩阻力、桩端阻力及各项荷载分担比的变化规律和土塞的性状,提出筒桩单桩极限承载力的计算公式。第四,采用典型段三维有限元方法模拟路堤下筒桩复合地基,并且考虑桩土界面的摩擦接触、垫层中的土工格栅以及填土的分层加载,以使计算模型在力学概念上更为合理,对复合地基变形、荷载传递机理的影响因素做了研究。计算表明路堤填土中的土拱效应、土工格栅的拉膜效应或多层格栅垫层的梁效应保证了大部分荷载由筒桩承担,有效的减少了复合地基总沉降和不均匀沉降。第五,将现场实测成果与本文的有限元方法进行对比分析,表明有限元方法对筒桩单桩及路堤下筒桩复合地基的工作性状分析是可行的。关键词:沉管灌注筒桩、复合地基、路堤、土塞、沉降、拉膜效应、土拱效应、有限元
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研究背景第一章绪论为支柱产业而重点发展。年月,大陆第一条高速公路——沪嘉高速公属于第四纪全新纪土层,多属于饱和正常压密粘土喝炅。土的世纪年代,美国及德国开始兴建高速公路,至年代,世界各国修筑高速公路异常迅猛,高速公路修建里程与年俱增,对各国的经济发展起了巨大的推动作用。至年代,我国确定了发展高速公路的方针,并将汽车工业作路建成通车,不久后,沈大、京津塘高速公路相继投入运营。从此,我国的高速公路建设进入一个新的时期。目前,我国绝大部分的高速公路建于辽宁半岛、山东半岛、滓京地区、长江三角洲、珠江三角洲等沿海地区。除山东部分地段外,大部分的海岸线均为淤泥质,特别是大江、大河河口附近多为河相、海相或湖相沉积层,在地质上类别多为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土,在南方少数地区还有淤泥混砂层。在这类软土地基上修建公路,会遇到稳定及变形等工程问题。尤其对高速公路而言,它不仅要求路堤稳定,而且对工后沉降要求较高,特别要严格控制工后均匀沉降。从已建软土地基上高速公路运行情况来看,工后沉降较大,造成“桥头跳车”现象,轻则影响行车速度,损害车辆,重则导致交通事故,造成损失。公路规范规定对高速公路、一级公路允许工后沉降:一般路段小于、涵洞或箱型通道处小于、桥台与路堤相邻处小于。因此,在软土地基上修建高速公路,如何减少工后沉降仍是一个迫切需要解决的问题。目前路堤软土地基处理的思路主要有两类:一类是进行地基土改良,包括强夯法、置换法、预压法和排水圃结法等;近年来公路软土地基加固中运用较多的另一类方法是复合地基的方法,在土体中设置构造物,如桩、土工格栅。桩体复合地基包括:柔性桩复合地基缢嘟涟枳、散体桩复合地基缢石桩⒏招宰春系鼗如低强度混凝土桩C恐旨庸碳际醵加兴氖视眯和局限性:强夯法对透水性较强软土的加固效果较为明显,对软粘土并不适宜,对沿海地区的粘土及淤泥质土的加固处理领域受到限制;预压法由于软土强度低,存在路堤的稳定性问题,只能分级加载,因此施工工期较长,另外超载预压需要额外土方,将会多占用耕地,破坏环境:水泥搅拌桩、散体材料桩加固浙江大学博上学位论文陈志军年月
,但施工稳定性差且质量难以控制,检测繁琐,费用高,其加固深度亦有限;刚性桩复合地基具有加固深度长,承载力提高和沉降减少明显等优点,但目前刚性桩采用传统的实心桩,存在造价高的缺点。预应力管桩虽然具有节省混凝土用量,提高单方混凝土承载能力的优点,但其配筋是根据搬运和锤击的要求设计,通常远远高于工作荷载要求,用钢量很大。如何开发混凝土使用方量少、造价低、但承载力高、施工方便、成桩质量高并能明显增加地基稳定性的新桩型已成为岩土工程界迫切需要解决的问题。沉管灌注筒桩韵录虺仆沧技术就是在这种工程背景下