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原文传递桩承式路堤中荷载传递机理研究

论文题名：	桩承式路堤中荷载传递机理研究
关键词：	桩承式路堤;软土地基处理;土拱效应;加筋体;临界填土高度;数值模拟
摘要：	桩承式路堤是一种新型的软土地基处理技术，已被广泛应用于实践工程中。然而，国内仍没有相应设计规范，国内外对其荷载传递机理也尚未完全清楚。例如，填土的土拱效应、作用在加筋体上表面的荷载分布形式与荷载分担比、桩间软土的反力形式及荷载分担比等尚无统一的确定方法。因此，研究桩承式路堤中荷载的传递机理，无疑具有重要的理论意义和工程应用价值。　　本文首先阐述了桩承式路堤中土拱效应和加筋体的加筋效应;然后运用有限元软件PLAXIS对桩承式路堤与桩网复合地基进行了比较;最后针对桩承式路堤，分析了桩间距、填土内摩擦角、填土高度、桩间软土变形模量、桩体弹性模量和加筋体抗拉刚度等因素对临界填土高度、土拱效应以及加筋体的沉降、拉力和表面所受应力分布形式的影响。此外，基于现有的土拱效应理论，利用FORTRAN与MATLAB进行了计算，并将其结果与现场试验结果或数值模拟结果进行了对比分析。本文主要结论如下: 　　1.相对于桩网复合地基，桩承式路堤具有桩体承担荷载大、路堤沉降小且均匀等优点，但因其桩帽边缘处应力集中现象更加明显，故应适当增加褥垫层的厚度。　　2.临界填土高度随桩间距的增大或者桩间软土变形模量的减小而增大;但填土内摩擦角、桩体弹性模量和加筋体的抗拉刚度对其基本无影响。与现有理论模型的比较表明:在相同条件下，Kempfertet al.、Carsslon、Hewlett和Terzaghi模型给出的临界填土高度依次减小。　　3.桩体荷载分担比随填土高度和填土内摩擦角的增大或者桩间距和桩间软土变形模量的减小而增大，但加筋体抗拉刚度对其无影响。　　4.与现有理论模型的比较表明:在相同条件下，Low et al.平面土拱模型给出的桩体荷载分担比最大，陈云敏的修正穹顶拱模型最小，Hewlett的穹顶土拱模型介于两者之间;但随着填土高度和填土内摩擦角的增大或者桩间距的减小，三者给出的荷载分担比相差逐渐越小。　　5.加筋体的最大拉力总是出现在桩帽边缘处，但加筋体的拉力随填土高度和加筋体刚度的增大而增大、随填土内摩擦角和桩间软土变形模量的增大而逐渐减小;此外，在成拱条件下，加筋体的拉力随桩间距增大到一定程度后将趋于稳定。　　6.加筋体的沉降随桩间距和填土高度的增大或者桩间软土变形模量的减小而增大，但加筋体的抗拉刚度和填土内摩擦角对其影响很小。　　7.在加筋体的同一竖直平面内，作用于加筋体上表面的法向应力、剪切应力与作用于其下表面的法向应力、剪切应力值相差不大，这可能是导致加筋体拉力较小的原因;此外，填土作用在加筋体上表面的正应力和桩间软土的反力均接近于均匀分布，而不是某些规范或设计指南中假定的三角形或者倒三角形分布。　　8.与台缙高速公路K18+183～K18+309试验段的监测结果比较表明:Zaeske变曲率多拱模型、Van Eekelen同心拱模型或Hewlett-3D穹顶拱模型可以作为桩承式路堤设计的参考依据。
作者：	曾国强
专业：	土木工程
导师：	史宏彦
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文