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堆载固结过程中单桩负摩擦力性状研究

周万欢  
【摘要】:桩承式加筋路堤是近年来国内外出现的一种新型地基处理技术,与其它软基上堤坝的处理方法相比,具有施工工期短、侧向变形小和工后沉降小等突出优点。这种路堤型式大多使用于深厚软基,路堤桩基常常面临桩侧负摩擦力和桩身沉降随时间变化的问题。研究桩周土堆载固结过程中单桩负摩擦力发展规律是揭示桩承式加筋路堤承担路堤荷载的工作机理及沉降发展规律的基础性工作。 基于上述研究背景,本文首先分析了土与结构物接触面剪切试验成果,提出了可以描述地基固结时强度增长,以及土与结构物接触面之间加载和卸载循环变化的界面剪切模型,并对模型参数的取值进行了分析。采用一维固结理论分析地基中有效应力和变形随时间的增长,结合桩土界面剪切模型,建立了桩和土之间的荷载传递平衡方程,并得到了问题的DQM解。通过和Plaxis有限元结果比较验证了本文方法的合理性和有效性。 分析了采用不同桩土界面剪切模型和不同固结理论求解地基土的固结变形对桩基负摩擦力的影响。研究表明,传统的双曲线模型得到的最终结果中性点偏高,桩身最大轴力偏小,偏不安全。改进的双曲线模型得到的结果更符合试验和有限元计算结果反映出的负摩擦力发展规律。Terzaghi固结理论计算得到的地基土沉降偏大,导致桩顶沉降、桩端反力和桩身轴力结果偏大。 分析了不同桩顶荷载条件、桩周土堆载达到一定固结度再打桩和施加桩顶荷载、不同桩端持力层性质以及桩顶荷载不同施加时间等因素对单桩负摩擦力和桩身沉降随时间发展性状的影响。 最后,利用本文模型对路堤桩负摩擦力问题进行求解分析。当假定荷载分担比已知的情况下,通过与有限元计算结果比较可知,用本文方法计算分析路堤桩负摩擦问题具有一定合理性和有效性。对路堤桩承担路堤荷载的工作机理和设计进行了探讨。


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