考虑加筋体三维变形的桩承式路堤沉降计算方法

已有研究发现,外界荷载作用下加筋体将产生三维变形,且变形形状近似于椭圆抛物面.根据加筋体的三维变形特点推导了加筋体的三维变形表达式,并据此推导了加筋体的应变、加筋体上作用的竖向应力以及加筋体拉力的求解公式.将加筋体变形三维效应的解析方法应用于桩承式路堤中,分别分析了桩为正方形与梅花形布置情况下土拱破坏发生在拱顶与桩帽时,作用在路堤底部四桩中心处的竖向应力.进而推求了桩承式加筋路堤中同时考虑土拱效应、加筋体作用以及软土承载作用的简化计算方法.该简化计算方法可求解获得桩承式加筋路堤中软土表面最大沉降、软土表面作用的竖向应力,以及路堤中竖向应力沿深度的分布规律.将该简化计算方法应用于桩承式路堤的2个工程实例中,计算了软土表面中心处的沉降,并分析了桩间距的变化对软土表面最大沉降的影响.通过对比发现:采用简化方法计算出的结果与现场监测结果的误差分别为19.5%与13.0%,从而验证了该简化计算方法的正确性.从计算结果中同时可以看出:软土表面最大沉降随桩间距的增大基本呈线性增大的趋势,当桩间距增大75%时,软土表面最大沉降增大约86%～95%.     

考虑鼓胀变形的散体材料桩复合地基沉降计算

针对竖向荷载作用下靠近桩顶一定深度的范围内,桩体不仅会发生竖向压缩变形且会发生侧向鼓胀变形特性,基于荷载传递法,导出了竖向荷载作用下散体材料桩复合地基中的某根单桩的桩身压缩量计算公式,进而得到新的散体材料桩复合地基沉降计算公式.分析时,视散体材料桩为弹性均质体,根据广义胡克定律得到其应力应变关系;桩周土提供的侧向约束力为桩侧竖向力引起的侧向土压力,并考虑加筋垫层的侧向约束作用及其沿深度的传递对桩体侧向约束的有利影响.为验证本文方法的可行性,对某一工程实例进行分析,且与其它方法进行比较分析.结果表明:与常规计算方法相比,本文方法从荷载传递规律出发,可考虑鼓胀深度随桩顶竖向荷载的增加逐渐向深处发展的特点,更符合散体材料桩复合地基的实际受力变形状况.     

“桩承-加筋垫层”路堤设计方法讨论

桩承-加筋垫层法路基工作性状与设计方法,涉及软土地基承载力与路基变形控制、路基稳定性、新建与改造道路的使用寿命等.从分析土拱效应理论方法、路基变形控制、稳定性控制等方面入手,初步研究提出了桩承-垫层加筋法的简化计算方法,讨论了考虑变形控制与滑移稳定性控制条件下的加筋体应力、桩帽尺寸、变形控制设计方法.     

考虑桩间土支撑的桩承式加筋路堤理论分析

在对路堤荷载作用下的格栅-桩-桩间土荷载传递机理分析的基础上,建立了桩承式加筋路堤力学计算模型.采用极限平衡理论,推导了桩承式加筋路堤格栅上表面荷载计算公式.考虑格栅下部桩间土的支撑作用,对格栅受力与变形进行分析,推导了格栅在填土荷载作用下的挠度计算公式,从而可确定桩土荷载分担比.将该方法计算结果与已有测试结果进行了对比,表明该方法的计算结果与测试结果相差不超过6%.     

柔性基础下等芯型水泥土复合桩荷载传递特性分析

为探讨柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律,首先深入分析了它在竖向荷载作用时的受力变形模式,并基于试验研究成果,引入双指数函数型荷载传递模型刻画芯桩-水泥土界面的剪切软化过程,同时引入理想弹塑性荷载传递模型描述水泥土-土界面的剪切变形特性;然后将桩划分为若干个单元体,基于荷载传递法,建立了芯桩、水泥土桩、桩周土之间的荷载传递分析模型,导出了各部分单元体应力与变形计算递推公式;再采用迭代计算法,构建了芯桩、水泥土桩和桩周土的轴力、侧摩阻力以及界面相对位移的计算流程,从而提出了一种柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律分析计算方法;最后,通过与现场试验结果和工程案例进行对比分析,验证了本文方法的可靠性,同时基于计算结果分析得到了柔性基础下等芯型水泥土复合桩的侧摩阻力和轴力分布规律. 研究成果可为柔性基础下等芯型水泥土复合桩的工程设计提供参考.     

加筋对桩承式路堤荷载传递影响的三维有限元模拟

建立了土拱效应分析的三维弹塑性有限元模型,采用数值模拟方法研究了桩承式加筋路堤的荷载传递机理。计算结果表明,路堤底部加筋增强了路堤荷载向桩帽上转移的能力。影响路堤荷载向桩帽上转移主要是土拱效应,其次是加筋的拉膜效应。土拱效应与路堤加筋与否关系不大。加筋拉膜效应在土拱效应发挥后开始发挥,桩帽边缘处底部加筋的拉应力最大。加筋拉膜效应随着加筋刚度和桩间距的增加而增大,随着加筋位置的升高而减小。与底部加筋的桩承式路堤相比,对于给定的桩帽-土差异沉降,双层加筋桩承式路堤中加筋的拉膜效应增大,第一层加筋的拉应力减小。第二层加筋铺设位置越高,其拉应力越小,最大拉应力点向桩帽中心方向移动。     

成层土中竖向受荷桩沉降性状简化计算方法

基于应力泡形虚土桩模型和考虑桩土界面初始临界摩阻力的改进双曲线模型,提 出了一种可以考虑桩端应力扩散效应和桩土界面初始临界摩阻力影响的竖向受荷单桩沉降 简化计算方法.首先,利用该计算方法分析讨论了模型参数对单桩沉降的影响程度,并给出了 合理的取值范围;其次,将用该计算方法得到的结果与现场实测数据对比分析,验证了本文计 算方法的合理性,并进一步分析研究了不同桩顶荷载作用下竖向受荷桩的桩身压缩与桩端土 体沉降所占比重关系、桩身轴力分布规律以及桩侧摩阻力发挥特性等 .本文的计算方法参数 明确,应用简便,可以为桩基础设计提供更为准确的沉降值,具有广泛的工程应用前景.     

双向增强体复合地基桩土应力比三维分析

针对双向增强体加筋软土路基作用特点,分析了筋材-桩-桩间土在路堤荷载作用下荷载传递机理.将一定厚度水平向加筋垫层视为具有一定刚度的薄板,基于大挠度薄板理论模拟筋材的挠曲变形,将单桩处理范围内的复合地基作为典型单元体进行分析,推导出桩土应力比的计算式,给出了计算方法.采用相关文献中的试验结果对计算方法进行了验证,并与文献中的计算结果进行比较分析.结果表明:采用给出的方法计算出的桩土应力比与实测结果比较接近,说明该计算方法是合理的,可为工程实践提供理论参考.     

基于双层Euler梁理论的土工格室加筋体变形计算

针对路堤工程中车辆荷载直接作用于路面板,再经路堤填土传递作用于土工格室加筋垫层的荷载传递实际,并考虑路堤填土刚度、地基土的排水固结效应对土工格室加筋体受力变形的影响,将土工格室加筋体视为置于Kelvin地基上的下梁、路面板视为置于Winkler地基上的上梁,基于双层Euler梁理论,建立考虑路面板-路堤-土工格室加筋垫层-地基土相互作用的上下梁挠曲变形微分方程并求解.将本文解答所得格室加筋体内力位移与传统弹性地基梁法计算结果进行比较,两者吻合良好.在此基础上,分析了格室体刚度、路堤填土刚度、地基反力系数、地基土固结度等因素对路面板及格室体挠曲变形的影响.结果表明:路面板及格室加筋垫层的挠曲变形会随着格室体刚度的增大及地基反力系数的增大而减小,随地基土固结度的增大而增大;此外,路堤填土刚度增大会减小路面板的挠曲变形但会增大格室加筋垫层的挠曲变形.     

基于H&R土拱模型的桩承式加筋路堤分析

在HR土拱模型的基础上,通过引入拱顶或桩顶土单元状态系数,对土拱效应分析方法进行了改进.改进的分析方法不仅考虑拱顶或桩顶土单元的弹塑性状态,而且满足路堤荷载平衡条件,同时也考虑了路堤顶面超载的影响.通过计入筋-土界面摩擦作用,改进了张拉膜效应分析方法,推导了桩承式加筋路堤荷载传递效率计算方法.最后采用现有文献中模型试验及数值模拟结果与所提计算方法进行了对比验证,结果表明:该方法计算结果与实测及数值模拟数据均较为符合,可为工程实践提供理论参考.