[硕士]路堤荷载下钉形桩土拱效应的理论与特性研究.pdf

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文档介绍

摘 要 摘 要 在钉形水泥土双向搅拌桩处理深厚软土地基的工程中,由于桩和桩间土受荷、模量等不同出现桩土

变形不协调,于是在路堤填土中形成了大主应力拱状的压密壳体,并通过此大主应力土拱将大部分路堤

荷载传递到桩顶;桩间地基士的主应力轴发生了偏转,形成正向或反向的悬链线形小主应力土拱,在桩

土之间起到相互传递荷载、协调桩土差异沉降的作用。土拱效应的发挥程度与桩土性质、填土高度、钉

形桩设计参数等有关,而工程设计中关心的是桩间距和扩大头参数的选择问题,因此本文在现场试验的

基础上,通过理论解析和数值模拟方法对钉形桩的土拱效应进行了研究分析。本文的主要工作内容及研

究成果如下: (1)在桩承式路堤中土拱效应形成机理及特性的基础上,推导得出了承受沿水平方向均匀分布的

竖向荷载、均匀指向拱心的压力和拱上填土荷载表面为一水平面三种受力情况的合理拱轴线方程;通过

对最有可能发生破坏的拱顶和拱脚两个截面进行强度验算得出了桩间距的控制方程。 M (2)在路堤荷载作用下,基于钉形水泥土搅拌桩梅花形布置情况下的单桩等效处理范围内土体的 O

受力平衡,改进传统的HEWLETT极限状态空间土拱效应分析方法。并考虑了路堤填土粘聚力,得出了 C

桩土应力、桩体荷载承担比等解析表达式;研究了桩间距、扩大头参数和填士内摩擦角对土拱效应的影 .

响;提出土拱效应系数p来反映桩体面积置换率等参数变化时土拱效应的发挥程度。解析结果得出, G

随钉形桩桩间距、扩大头直径、填土高度、内摩擦角和粘聚力的增大,土拱效应系数先增大后减小,表

明以上设计参数并非越大越好,而是有一个最优值。 N O (3)钉形桩复合路基中存在的土拱为小应力迹线连线土拱,分正向和反向两种形式,桩土摩擦力

和粘聚力为土拱拱脚提供了支撑;推导得出的小主应力土拱流线为悬链线,并随着桩土界面处大主应力 L

与水平面夹角而变化;通过分析小主应力土拱流线和主

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