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原文传递软土地基桩承路基疏桩稳定分析

论文题名：	软土地基桩承路基疏桩稳定分析
关键词：	高速公路;软土地基;立柱疏桩;稳定分析
摘要：	近些年来，我国高速公路事业不断发展，给我国经济社会发展带来诸多影响。一方面，高速公路网逐渐完善，里程数不断增加，这给我国经济注入新的强大动力；另一方面，在长江漫滩软土流域，由于土性较差、设计施工不当或堆载超重等原因，高速公路桥台立柱疏桩稳定问题屡见不鲜，给经济社会发展带来严重的损害，针对该问题稳定分析研究十分重要。　　软土地基桩承路基疏桩稳定问题的主要内容之一是因桩周土产生较大位移对桩产生较大影响而产生的被动桩问题，目前国内外学者对此进行过大量研究，提出诸如弹性分析法、悬臂桩法、矩阵传递法等理论分析方法，对于桩土绕流、主动侧土抗力、被动侧土压力问题给出解决方法，此外还对多排桩效应进行研究，取得了丰富的成果。然而，对于某些情况特别是桩土相互作用关系、被动段界定方面进行简化；对于微分控制方程的解答考虑不够充分，上述问题影响结果的准确性。本文基于材料力学基本假定建立被动桩微分控制方程，然后给出考虑多种影响因素的幂级数退化解答和无误差封闭解析解，继而对硬壳层荷载疏化作用、被动段范围、p~y曲线、承台作用进行研究，最后基于矩阵传递法分段解决被动桩的位移内力稳定分析算法模型。结合南京江北新区七里河大桥工程与秦淮河航道整治工程，编制matlab程序，对两个工程进行计算分析验证。本文的主要研究工作如下：　　（1）分别考虑被动桩不同分段的受力特性，给出被动桩在不同工况下的退化内力位移解答，该解答能够考虑的工况有桩侧摩阻力、p~Δ效应、土抗力的分布函数、被动区荷载分布形式；针对不考虑桩侧摩阻力与桩身自重的情况下且使用“K0”法考虑土抗力作用的理想状况，基于微分方程理论建立了微分方程的封闭解析解；考虑到桩帽段与自由段的特点，建立相应的位移内力传递矩阵。　　（2）基于被动桩微分控制方程解答分析研究硬壳层的荷载扩散作用，给出硬壳层对于上部荷载扩散作用的范围与大小分布；根据软土不排水抗剪强度与软土地基土中应力分布形式，给出被动段分布范围求解方法；基于Sullvin模型，考虑到软土地基桩承路基的稳定性要求，采用线性拟合的方法分别推导偏软、中等和偏硬等不同土类型简化后的p~y曲线。　　（3）基于软土地基桩承路基被动桩微分方程的解答，分别考虑桩顶自由或嵌固时、桩端自由或嵌固时的边界条件，结合被动桩中硬壳层荷载扩散效应分析、被动段范围界定与简化后的p~y曲线、承台效应、排架结构后排桩阻拦效应，建立软土地基中桩承路基被动疏桩稳定分析算法模型。　　（4）结合工程实例，验证本文建立理论的可行性与可靠度，并分析了出现工程事故的主要原因，然后给出在软土地基疏桩路基易产生被动桩的工程中施工时的建议与出现工程事故后续处理的经验做法，以期为相关工程提供经验。
作者：	杜旭阳
专业：	交通运输工程
导师：	石名磊;赵俊明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022