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桩承式路堤土拱效应的演化过程及其工程应用研究
| 论文题名： | 桩承式路堤土拱效应的演化过程及其工程应用研究 |
| 关键词： | 公路工程;桩承式路堤;土拱效应;演化过程;差异沉降;应力折减系数 |
| 摘要： | 桩承式已广泛应用于高速公路及高速铁路等工程，在上部荷载以及填料自重作用下，桩体和桩间软土之间的刚度差异会导致桩间土上方填料的沉降大于同水平位置桩顶上方的填料，使得两部分填土之间产生相对运动，但在相对运动界面上剪应力τ的作用之下，部分荷载被从桩间土传递给了桩体，这种应力传递现象被称之为“土拱效应”。 考虑到通过常规手段难以观察到土拱的演化过程，目前已有的大多数桩承式路堤土拱效应的研究都停留在宏观层面，且在对其计算分析时忽略了土拱的演化过程。事实上，土拱效应会随着桩土差异沉降的发展而逐渐变化。近些年来，由于离散元方法和计算机技术的快速发展，对于土拱效应演化过程的研究得到了更多的关注，但考虑土拱演化过程的理论计算依然有限。为此，本文基于前人试验结果，利用颗粒流软件PFC（Particle flow code）观察并分析了桩承式路堤内土拱结构的演化过程并结合试验结果建立了理论分析模型，主要工作如下： 首先，基于前人所提出的双活动门室内试验，建立了相应的DEM（Discrete element method）模型，观察了不同填土覆盖率H/B和不同桩土差异沉降?下路堤内部的应力分布、力链分布以及填料的位移云图等。发现：土拱演化过程中，应力折减系数曲线都呈现出先减后增的趋势，即随着桩土差异沉降的发展，土拱效应的发挥程度迅速增强然后再逐渐削弱并趋于稳定；作用在中桩顶部的应力明显高于边桩顶部，这说明相邻土拱的叠加效应较为显著。 其次，综合考虑离散元试验结果和前人所提出的土拱模型，依据拱下滑移区的几何形式提出了三角形向矩形滑移区过渡的一种土拱演化模型，通过拟合桩土差异沉降与滑裂角之间的经验关系，推导出了考虑土拱演化过程的桩承式路堤应力折减系数的计算方法。 最后，对比分析了本文理论计算结果、模型试验结果、工程实测值和一些经典的土拱效应计算方法所得结果，进一步验证了本文方法的合理性。 |
| 作者： | 何政徽 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 赵衡;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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