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《华南理工大学》 2011年
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桩承式路堤土拱效应的机理研究及数值模拟

段平  
【摘要】:桩承式路堤由路堤填料、一层或多层水平加筋体、桩帽、桩和地基土组成,是近年来在软土地区发展起来的一种新型路堤型式。目前,桩承式路堤在国内外己开始广泛应用。桩承式路堤受力性状比较复杂,桩抗压刚度大于桩间土抗压刚度,因此桩间土上路堤沉降大于桩帽上路堤沉降,两者之间存在相对位移。在路堤沉降变形过程中,桩间土上路堤通过与桩帽上路堤之间相互作用的_亨9应力将部分自重传递给桩帽上路堤,使得桩间土承担的荷载减小,而桩承担的荷载增加,路堤中出现了土拱效应。土拱效应对桩承式路堤的荷载传递和沉降变形性状有重要影响。工程设计时,关心的是土拱效应的发挥程度。桩间距过大,则土拱效应不足,桩间土承担的荷载过大,路堤顶面容易出现过大的差异沉降,影响使用,反之则达不到桩承式路堤应有的经济效果。因此,对土拱效应的发展变化机理及影响因素进行深入研究,具有重要的理论和工程实践意义。同时目前已有的计算公式忽略了水平加筋体对桩承式路堤中所形成的土拱效应的影响,有些虽考虑了加筋体的作用,但仅局限于加筋体的受力分析,并未考虑其对土拱效应的影响。 基于上述背景,本文总结了已有的桩承式路堤土拱效应的计算公式。在前人研究成果的基础上,考虑加筋体对桩承式路堤中所形成的土拱的作用,并借鉴水平土拱的研究方法,引入摩尔.库仑强度极限平衡条件,对加筋体和桩承式路堤土拱进行整体分析,推导了加筋体作用下的桩土应力比、桩体荷载分担比及应力降低比的计算方法。并依据国内大型的桩承式路堤工程实例,将本文方法计算的结果与实测结果进行对比分析,验证了本文计算方法的适用性。并讨论了桩承式路堤土拱效应各影响因素变化对土拱效应的影响规律。同时,本文将桩承式路堤桩间土拱效应简化为二维平面问题,利用有限元分析软件MIDAs/GTs对桩间土拱的形成机理以及影响土体成拱的因素进行了数值模拟和分析,进一步分析了桩承式路堤土拱效应的特性。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U416.12

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