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考虑土拱效应的双向增强复合地基沉降计算方法研究
| 论文题名： | 考虑土拱效应的双向增强复合地基沉降计算方法研究 |
| 关键词： | 公路工程;复合地基;水平向增强体;竖向增强体;沉降量;土拱效应 |
| 摘要： | 随着我国高速公路、铁路等基础设施建设的飞速发展，在公（铁）路修建过程中不可避免地遇到软土地基，“水平向增强体+竖向增强体”组成的双向增强复合地基由于综合了两种增强体复合地基的优点而被广泛应用。目前双向增强复合地基理论研究仍处于初级阶段，且沉降计算尚无统一方法，而沉降量又是双向增强复合地基设计的重要指标之一。因此，本文基于路堤荷载下的双向增强复合地基承载变形机理，对其沉降计算及工程应用开展了深入研究，主要研究内容及成果如下： 首先，简要介绍了双向增强复合地基的各组成部分，并分析了刚性桩、柔性桩与散体材料桩的承载机理、水平加筋垫层的加固机理及路堤土拱效应的产生机制。在此基础上，通过对“路堤-加筋垫层-桩土加固区”组成体系的作用机理的研究，提出了以土拱效应的发挥与桩土差异变形关系为主要研究对象的研究思路。 其次，针对路堤荷载作用下的双向增强复合地基受力变形特性，假定双向增强复合地基中的桩、土为不同刚度的弹簧体系，土工加筋垫层为置于弹性地基上的Timoshenco梁，探索性地将辛几何算法应用到双向增强复合沉降计算中。通过建立以位移表示的平衡微分方程，基于弹性力学变分原理，导出了Timoshenco梁的势能函数及其相对应的拉格朗日函数，建立了基于哈密顿体系的沉降计算公式；并对计算宽度、加筋垫层抗弯刚度、弹簧刚度系数以及加筋垫层剪切刚度等计算参数进行取值与探讨。 然后，借助“自然平衡拱”理论对路堤填土土拱效应进行分析，并考虑加筋垫层的抗弯拉性能，提出了考虑土拱效应作用的双向增强复合沉降计算新方法。该方法能综合反映路堤高度、桩间距、垫层弹性模量、筋材的抗拉模量以及垫层厚度等因素对路堤荷载下的双向增强复合地基沉降变形的影响。 最后，将双向增强复合地基设计方法应用于两个工程实例中，并将计算结果与复合模量法所计算的结果以及现场监测数据进行比较。分析结果表明：本文方法计算结果与现场监测值吻合较好，进而验证了本文理论分析方法的合理性与可行性。 |
| 作者： | 邓云 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张玲;肖燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2019 |
| 正文语种： | 中文 |
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