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循环荷载下长短桩桩网复合地基的变形特性研究

杨以国  
【摘要】:我国沿海地区广泛分布有含水量高、压缩性高、承载力低的软土,在软土地基上修建的高速公路路基通常有着稳定性差、沉降过大、沉降不均匀等问题。长短桩桩网复合地基作为一种新型软土地基处理技术,有着加固效果好、施工工期短、工程造价低等特性,在实际高速公路工程建设中的应用越来越多。目前对长短桩桩网复合地基的研究较少,本文通过室内小比尺模型试验和有限元数值模拟探究了循环荷载下长短桩桩网复合地基的变形特性。本文的主要工作内容如下:(1)建立了长短桩桩网复合地基室内小比尺模型,研究了循环荷载幅值、循环次数、有无土工格栅等因素对复合地基表面沉降、长短桩桩身应变、土工格栅应变以及荷载分担比的影响。试验结果表明复合地基表面沉降随着循环次数的增加而增大,而沉降增大的速率随之减小,沉降与循环次数的关系可用指数函数来表示;循环荷载作用前期桩身应变增长较快,此后桩身应变增长速率下降,应变增量集中在桩身上部;刚性长桩桩帽顶部及边缘处的土工格栅应变较大,桩间的格栅应变较小;桩的荷载分担比随着循环次数的增长不断增大。(2)根据模型试验利用有限元软件Plaxis 3D建立了长短桩桩网复合地基数值模型,并将数值模拟与模型试验的结果进行了对比,发现数值模拟对模型试验的拟合效果较好,虽然两者的结果在数值上略有差异,但沉降发展、应变分布等变形特性的规律基本一致。(3)基于正交试验设计原理,采用Plaxis 3D软件建立了 9组原型地基数值模型,分析了桩帽边长、循环荷载幅值、土工格栅层数、柔性短桩桩长等因素对复合地基表面沉降、水平位移、土工格栅张拉力、桩土荷载分担比的影响程度。结果表明,影响复合地基表面沉降最大的因素是循环荷载幅值,其次是土工格栅层数;土工格栅层数对复合地基水平位移影响较大;循环荷载幅值和桩帽边长对土工格栅张拉力的影响较大;桩荷载分担比受桩帽边长影响较大。


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