文档介绍：同济大学土木工程学院
硕士学位论文
桩承式加筋路堤数值模拟与设计方法研究
姓名:钱茹莹
申请学位级别:硕士
专业:地质工程
指导教师:徐超
20090301
摘要桩承式加筋路堤由路堤填料、一层或多层水平加筋体、桩帽、桩和地基土组成,是近年来软土地区发展起来的一种新型路堤型式。本文以桩承式加筋路堤下刚性桩酥脸至Σ加固软土地基为研究对象,以数值计算为主要手段结合理论计算和试验成果,对路堤荷载传递机理进行了深入的分析,提出了更为合理的等沉面高度和桩及桩帽的布置形式,针对桩承式加筋路堤的特性进行数值模拟研究,对设计参数尤其是筋材的工作特性重点分析,为实际设计提供参考。本文主要进行了以下几方面研究工作,并得到一些有价值的结论和成果:将路堤填土、桩、桩帽与土工合成材料加筋垫层作为一个整体,建立模型,研究了桩承式加筋路堤荷载传递机理;当路堤填土高度较小时,不会出现土拱,随着高度的增加,主应力方向发生偏转,土拱才会形成;建立数值计算模型,并利用工程实例对计算模型进行校验。通过改变数值模型的参数取值,考虑分层路堤填土、不同桩间距、不同的桩布置形式、不同的土工合成材料拉伸刚度和加筋材料布置等因素,研究桩承式加筋路堤荷载传递以及实际工况下三维桩承式加筋路堤的工作性状;比较分析了各国规范计算方法、整体分析模型之间的差异。在数值模拟研究成果的基础上,结合解析计算的推导,提出了~套较完善的桩承式加筋路堤实用设计方法,并通过实际工程案例对设计方法进行了应用。关键词:桩承式加筋路堤,地基加固,土工合成材料,加筋垫层,荷载传递机理,数值分析,设计方法
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第滦髀桩承式加筋路堤定义与特点高速公路是交通运输现代化和一个国家现代化的重要标志之一,是国家的重要资源和国力的象征。中国高速公路的迅猛发展,已经不仅仅是交通运输现代化、一个国家现代化的重要标志,更重要的是它已经成为了一个深入人心的符号。到年,“五纵三横”快速国道主干线网将已基本建成。近十年,伴随着国家综合国力的全面提升,国际化和信息化已然成为中国高速公路发展的主旋律。相邻国家之间合作修建高速公路,形成国际高速公路网,成为高速公路发展的大趋势。然而高速公路由于对线路走向的要求,不可避免地穿越软土地基,特别是在我国东部沿海、沿江地区。因此,软基路段地基处理成为了高速公路建设工期和建设质量的关键问题之一。二十世纪八十年代,国外出现了一种新的路堤结构型式,即桩承式加筋路堤【俊W惺郊咏盥返淌侵冈谌硗恋鼗邪匆欢ḿ渚啻蛏枳谧ザ松柚孟应尺寸的桩帽虺莆M邪,并在桩帽顶面铺设土工合成材料加筋垫层,然后填筑形成的路堤缤.。其由上部路堤、桩顶土工合成材料加筋垫层郊咏钐、桩及桩帽、桩间土层和下卧持力土层共同组成。当路堤填筑到一定高度后,路堤荷载通过加筋垫层和桩帽的作用大部分传递至桩顶,小部分分布至桩间土,大部分由桩端持力土层和桩间土共同承担,形成一个相互作用桩承式加筋路堤是通过桩和水平加筋体联合处理软基的一种新型构筑物型式。与传统建筑上的桩基础相比,取消了桩顶承台蚍ぐ,而以面积较小的桩帽代替;,增设了水平加筋体,能使桩距适当加大、桩帽尺寸减小,并取消了边坡两侧的斜桩。采用桩体加固是提高建设质量、缩短软基处理工期的有效方法。目前己经从以砂石桩、水泥搅拌桩等柔性桩为主发展到低强度混凝土桩、薄壁管桩、妥⒃ぶ品阶管桩等桩型的统一的受力体系。
在中国,早期的桩体加固软土地基主要采用砂石桩、水泥土搅拌桩等散体和柔性或半柔性桩,桩土模量差较小,桩土变形协调能力较强,是典型的复合地基处理方式。而茏雀咔慷茸偷淖聊A坎罱洗螅枰L乇鹱⒁獾基能否协调工作。随着刚性桩加固地基实践的发展,目前国内采用的设计方法开始借鉴国外采用桩帽和土工织物